Many aspects of the hepatitis C virus (HCV) life cycle have not been reproduced in cell culture, which has slowed research progress on this important human pathogen. Here, we describe a full-length HCV genome that replicates and produces virus particles that are infectious in cell culture (HCVcc). Replication of HCVcc was robust, producing nearly 10 5 infectious units per milliliter within 48 hours. Virus particles were filterable and neutralized with a monoclonal antibody against the viral glycoprotein E2. Viral entry was dependent on cellular expression of a putative HCV receptor, CD81. HCVcc replication was inhibited by interferon-α and by several HCV-specific antiviral compounds, suggesting that this in vitro system will aid in the search for improved antivirals.

The development of an effective vaccine and specific antiviral therapies against hepatitis C virus (HCV), a leading cause of liver disease, has been hampered by the lack of a convenient small animal model. With the identification of the gap junction protein occludin as the fourth and final key component of the hepatitis C virus cell-entry receptor, that elusive lab model may have come a step nearer. In addition to human occludin, viral infection of murine cells requires expression of the previously identified HCV entry factors CD81, scavenger receptor class B type I, and claudin-1. This report identifies the gap junction protein occludin as the fourth and final key component of the hepatitis C virus cell-entry receptor, paving the way towards the development of a small animal model for hepatitis C virus. Hepatitis C virus (HCV) is a leading cause of liver disease worldwide. The development of much needed specific antiviral therapies and an effective vaccine has been hampered by the lack of a convenient small animal model. The determinants restricting HCV tropism to human and chimpanzee hosts are unknown. Replication of the viral RNA has been demonstrated in mouse cells1,2, but these cells are not infectable with either lentiviral particles bearing HCV glycoproteins (HCVpp)3 or HCV produced in cell culture (HCVcc) (A.P., M.E. and C.M.R., unpublished observations), suggesting that there is a block at the level of entry. Here we show, using an iterative complementary DNA library screening approach, that human occludin (OCLN) is an essential HCV cell entry factor that is able to render murine cells infectable with HCVpp. Similarly, OCLN is required for the HCV-susceptibility of human cells, because its overexpression in uninfectable cells specifically enhanced HCVpp uptake, whereas its silencing in permissive cells impaired both HCVpp and HCVcc infection. In addition to OCLN, HCVpp infection of murine cells required expression of the previously identified HCV entry factors CD81 (ref. 4), scavenger receptor class B type I (SR-BI, also known as SCARB1)5 and claudin-1 (CLDN1)6. Although the mouse versions of SR-BI and CLDN1 function at least as well as the human proteins in promoting HCV entry, both OCLN and CD81 must be of human origin to allow efficient infection. The species-specific determinants of OCLN were mapped to its second extracellular loop. The identification of OCLN as a new HCV entry factor further highlights the importance of the tight junction complex in the viral entry process, and provides an important advance towards efforts to develop small animal models for HCV.

The ongoing epidemic of Zika virus (ZIKV) illustrates the importance of flaviviruses as emerging human pathogens. All vector-borne flaviviruses studied thus far have to overcome type I interferon (IFN) to replicate and cause disease in vertebrates. The mechanism(s) by which ZIKV antagonizes IFN signaling is unknown. Here, we report that the nonstructural protein NS5 of ZIKV and other flaviviruses examined could suppress IFN signaling, but through different mechanisms. ZIKV NS5 expression resulted in proteasomal degradation of the IFN-regulated transcriptional activator STAT2 from humans, but not mice, which may explain the requirement for IFN deficiency to observe ZIKV-induced disease in mice. The mechanism of ZIKV NS5 resembles dengue virus (DENV) NS5 and not its closer relative, Spondweni virus (SPOV). However, unlike DENV, ZIKV did not require the E3 ubiquitin ligase UBR4 to induce STAT2 degradation. Hence, flavivirus NS5 proteins exhibit a remarkable functional convergence in IFN antagonism, albeit by virus-specific mechanisms.

The RNA modification N6-methyladenosine (m6A) post-transcriptionally regulates RNA function. The cellular machinery that controls m6A includes methyltransferases and demethylases that add or remove this modification, as well as m6A-binding YTHDF proteins that promote the translation or degradation of m6A-modified mRNA. We demonstrate that m6A modulates infection by hepatitis C virus (HCV). Depletion of m6A methyltransferases or an m6A demethylase, respectively, increases or decreases infectious HCV particle production. During HCV infection, YTHDF proteins relocalize to lipid droplets, sites of viral assembly, and their depletion increases infectious viral particles. We further mapped m6A sites across the HCV genome and determined that inactivating m6A in one viral genomic region increases viral titer without affecting RNA replication. Additional mapping of m6A on the RNA genomes of other Flaviviridae, including dengue, Zika, yellow fever, and West Nile virus, identifies conserved regions modified by m6A. Altogether, this work identifies m6A as a conserved regulatory mark across Flaviviridae genomes.

ABSTRACT Hepatitis C virus (HCV) is an important human pathogen associated with chronic liver disease. Recently, based on a genotype 2a isolate, tissue culture systems supporting complete replication and infectious virus production have been developed. In this study, we used cell culture-produced infectious HCV to analyze the viral entry pathway into Huh-7.5 cells. Bafilomycin A1 and concanamycin A, inhibitors of vacuolar ATPases, prevented HCV entry when they were present prior to infection and had minimal effect on downstream replication events. HCV entry therefore appears to be pH dependent, requiring an acidified intracellular compartment. For many other enveloped viruses, acidic pH triggers an irreversible conformational change, which promotes virion-endosomal membrane fusion. Such viruses are often inactivated by low pH. In the case of HCV, exposure of virions to acidic pH followed by return to neutral pH did not affect their infectivity. This parallels the observation made for the related pestivirus bovine viral diarrhea virus. Low pH could activate the entry of cell surface-bound HCV but only after prolonged incubation at 37°C. This suggests that there are rate-limiting, postbinding events that are needed to render HCV competent for low-pH-triggered entry. Such events may involve interaction with a cellular coreceptor or other factors but do not require cathepsins B and L, late endosomal proteases that activate Ebola virus and reovirus for entry.

Two large-scale resources for studying microRNA function are presented: one is a library of fluorescent sensors with a corresponding assay for global profiling of microRNA activity in different cell types; the other is a decoy library for suppressing microRNA activity individually or in pooled loss-of-function screens. We introduce two large-scale resources for functional analysis of microRNA (miRNA): a decoy library for inhibiting miRNA function and a sensor library for monitoring microRNA activity. To take advantage of the sensor library, we developed a high-throughput assay called Sensor-seq to simultaneously quantify the activity of hundreds of miRNAs. Using this approach, we show that only the most abundant miRNAs in a cell mediate target suppression. Over 60% of detected miRNAs had no discernible activity, which indicated that the functional 'miRNome' of a cell is considerably smaller than currently inferred from profiling studies. Moreover, some highly expressed miRNAs exhibited relatively weak activity, which in some cases correlated with a high target-to-miRNA ratio or increased nuclear localization of the miRNA. Finally, we show that the miRNA decoy library can be used for pooled loss-of-function studies. These tools are valuable resources for studying miRNA biology and for miRNA-based therapeutics.

Hepatitis C virus (HCV) infects ∼2% of the world's population. It is estimated that there are more than 500,000 new infections annually in Egypt, the country with the highest HCV prevalence. An effective vaccine would help control this expanding global health burden. HCV is highly variable, and an effective vaccine should target conserved T- and B-cell epitopes of the virus. Conserved B-cell epitopes overlapping the CD81 receptor-binding site (CD81bs) on the E2 viral envelope glycoprotein have been reported previously and provide promising vaccine targets. In this study, we isolated 73 human mAbs recognizing five distinct antigenic regions on the virus envelope glycoprotein complex E1E2 from an HCV-immune phage-display antibody library by using an exhaustive-panning strategy. Many of these mAbs were broadly neutralizing. In particular, the mAb AR4A, recognizing a discontinuous epitope outside the CD81bs on the E1E2 complex, has an exceptionally broad neutralizing activity toward diverse HCV genotypes and protects against heterologous HCV challenge in a small animal model. The mAb panel will be useful for the design and development of vaccine candidates to elicit broadly neutralizing antibodies to HCV.

Plants exhibit rapid, systemic signaling systems that allow them to coordinate physiological and developmental responses throughout the plant body, even to highly localized and quickly changing environmental stresses. The propagation of these signals is thought to include processes ranging from electrical and hydraulic networks to waves of reactive oxygen species (ROS) and cytoplasmic Ca(2+) traveling throughout the plant. For the Ca(2+) wave system, the involvement of the vacuolar ion channel TWO PORE CHANNEL1 (TPC1) has been reported. However, the precise role of this channel and the mechanism of cell-to-cell propagation of the wave have remained largely undefined. Here, we use the fire-diffuse-fire model to analyze the behavior of a Ca(2+) wave originating from Ca(2+) release involving the TPC1 channel in Arabidopsis (Arabidopsis thaliana). We conclude that a Ca(2+) diffusion-dominated calcium-induced calcium-release mechanism is insufficient to explain the observed wave transmission speeds. The addition of a ROS-triggered element, however, is able to quantitatively reproduce the observed transmission characteristics. The treatment of roots with the ROS scavenger ascorbate and the NADPH oxidase inhibitor diphenyliodonium and analysis of Ca(2+) wave propagation in the Arabidopsis respiratory burst oxidase homolog D (AtrbohD) knockout background all led to reductions in Ca(2+) wave transmission speeds consistent with this model. Furthermore, imaging of extracellular ROS production revealed a systemic spread of ROS release that is dependent on both AtRBOHD and TPC1 These results suggest that, in the root, plant systemic signaling is supported by a ROS-assisted calcium-induced calcium-release mechanism intimately involving ROS production by AtRBOHD and Ca(2+) release dependent on the vacuolar channel TPC1.

Zika virus (ZIKV) is a mosquito borne flavivirus, which was a neglected tropical pathogen until it emerged and spread across the Pacific Area and the Americas, causing large human outbreaks associated with fetal abnormalities and neurological disease in adults. The factors that contributed to the emergence, spread and change in pathogenesis of ZIKV are not understood. We previously reported that ZIKV evades cellular antiviral responses by targeting STAT2 for degradation in human cells. In this study, we demonstrate that Stat2-/- mice are highly susceptible to ZIKV infection, recapitulate virus spread to the central nervous system (CNS), gonads and other visceral organs, and display neurological symptoms. Further, we exploit this model to compare ZIKV pathogenesis caused by a panel of ZIKV strains of a range of spatiotemporal history of isolation and representing African and Asian lineages. We observed that African ZIKV strains induce short episodes of severe neurological symptoms followed by lethality. In comparison, Asian strains manifest prolonged signs of neuronal malfunctions, occasionally causing death of the Stat2-/- mice. African ZIKV strains induced higher levels of inflammatory cytokines and markers associated with cellular infiltration in the infected brain in mice, which may explain exacerbated pathogenesis in comparison to those of the Asian lineage. Interestingly, viral RNA levels in different organs did not correlate with the pathogenicity of the different strains. Taken together, we have established a new murine model that supports ZIKV infection and demonstrate its utility in highlighting intrinsic differences in the inflammatory response induced by different ZIKV strains leading to severity of disease. This study paves the way for the future interrogation of strain-specific changes in the ZIKV genome and their contribution to viral pathogenesis.