Abstract Despite the recognized importance of spinal cord in sensory processing, motor behaviors and/or neural diseases, the underlying neuronal clusters remain elusive. Recently, several studies attempted to define the neuronal types and functional heterogeneity in spinal cord using single cell and/or single-nucleus RNA-sequencing in varied animal models. However, the molecular evidence of neuronal heterogeneity in human spinal cord has not been established yet. Here we sought to classify spinal cord neurons from human donors by high-throughput single-nucleus RNA-sequencing. The functional heterogeneity of identified cell types and signaling pathways that connecting neuronal subtypes were explored. Moreover, we also compared human results with previous single-cell transcriptomic profiles of mouse spinal cord. As a result, we generated the first comprehensive atlas of human spinal cord neurons and defined 18 neuronal clusters. In addition to identification of the new and functionally-distinct neuronal subtypes, our results also provide novel marker genes for previously known neuronal types. The comparation with mouse transcriptomic profiles revealed an overall similarity in the cellular composition of spinal cord between the two species. In summary, these results illustrate the complexity and diversity of neuronal types in human spinal cord and will provide an important resource for future researches to explore the molecular mechanism underlying several spinal cord physiology and diseases.

Abstract African swine fever virus (ASFV), a large and complex cytoplasmic double-stranded DNA virus, has developed multiple strategies to evade the antiviral innate immune responses. Cytosolic DNA arising from invading ASFV is mainly detected by the cyclic GMP-AMP synthase (cGAS) and then triggers a series of innate immune responses to prevent virus invasion. However, the immune escape mechanism of ASFV remains to be fully clarified. The pS273R of ASFV is a member of the SUMO-1-specific protease family and is crucial for valid virus replication. In this study, we identified pS273R as a suppressor of cGAS-STING pathway mediated type I interferon (IFN) production by ASFV genomic open reading frame screening. The pS273R was further confirmed as an inhibitor of IFN production as well as its downstream antiviral genes in cGAS-STING pathway. Mechanistically, pS273R greatly decreased the cGAS-STING signaling by targeting IKKε but not TBK1 and pS273R was found to disturb the interaction between IKKε and STING through its interaction with IKKε. Further, mutational analyses revealed that pS273R antagonized the cGAS-STING pathway by enzyme catalytic activity, which may affect the IKKε sumoylation state required for the interaction with STING. In summary, our results revealed for the first time that pS273R acts as an obvious negative regulator of cGAS-STING pathway by targeting IKKε via its enzymatic activity, which shows a new immune evasion mechanism of ASFV. Importance African swine fever (ASF) is a devastating disease for domestic pigs and wild boar and the pathogen ASFV is a cytoplasmic double-stranded DNA virus. The innate immune cGAS-STING-IFN signaling pathway exerts a critical role in sensing ASFV infection. However, the functions of half ASFV encoded 150 plus proteins are still unknown and the evasion against the cGAS-STING pathway is not resolved. In our study, via ASFV genomic open reading frame (ORF) screening, we found that 29 ASFV proteins could inhibit cGAS-STING signaling pathway, with pS273R showing the most obvious inhibitory effect. Surprisingly, pS273R was found to antagonize the cGAS-STING signaling by targeting IKKε. Moreover, the pS273R enzyme activity is required for its ability to inhibit the cGAS-STING pathway. Our findings deepen the understanding of the immune evasion mechanism of ASFV, which will provide a support for the development of safe and effective ASFV vaccines.

SUMMARY The global spread of SARS-CoV-2 is posing major public health challenges. One unique feature of SARS-CoV-2 spike protein is the insertion of multi-basic residues at the S1/S2 subunit cleavage site, the function of which remains uncertain. We found that the virus with intact spike (Sfull) preferentially enters cells via fusion at the plasma membrane, whereas a clone (Sdel) with deletion disrupting the multi-basic S1/S2 site instead utilizes a less efficient endosomal entry pathway. This idea was supported by the identification of a suite of endosomal entry factors specific to Sdel virus by a genome-wide CRISPR-Cas9 screen. A panel of host factors regulating the surface expression of ACE2 was identified for both viruses. Using a hamster model, animal-to-animal transmission with the Sdel virus was almost completely abrogated, unlike with Sfull. These findings highlight the critical role of the S1/S2 boundary of the SARS-CoV-2 spike protein in modulating virus entry and transmission.

Abstract Despite the recognized importance of the spinal cord in sensory processing, motor behaviors, and neural diseases, the underlying organization of neuronal clusters and their spatial location remain elusive. Recently, several studies have attempted to define the neuronal types and functional heterogeneity in the spinal cord using single-cell or single-nucleus RNA sequencing in animal models or developing humans. However, molecular evidence of cellular heterogeneity in the adult human spinal cord is limited. Here, we classified spinal cord neurons into 21 subclusters and determined their distribution from nine human donors using single-nucleus RNA sequencing and spatial transcriptomics. Moreover, we compared the human findings with previously published single-nucleus data of the mouse adult spinal cord, which revealed an overall similarity in the neuronal composition of the spinal cord between the two species while simultaneously highlighting some degree of heterogeneity. Additionally, we examined the sex differences in the spinal neuronal subclusters. Several genes, such as SCN10A and HCN1, showed sex differences in motor neurons. Finally, we classified human dorsal root ganglia (DRG) neurons using spatial transcriptomics and explored the putative interactions between DRG and spinal cord neuronal subclusters. In summary, these results illustrate the complexity and diversity of spinal neurons in humans and provide an important resource for future research to explore the molecular mechanisms underlying spinal cord physiology and diseases.

Abstract African swine fever (ASF) is highly contagious, causes high mortality in domestic and feral swine, and has a significant economic impact on the global swine industry due to the lack of a vaccine or an effective treatment. African swine fever virus (ASFV) encodes more than 150 polypeptides, which may have intricate and delicate interactions with the host for the benefit of the virus to evade the host’s defenses. However, currently, there is still a lack of information regarding the roles of the viral proteins in host cells. Here, our data demonstrated that the p17, encoded by D117L gene could suppress porcine cGAS-STING signaling pathway, exhibiting the inhibitions of TBK1 and IRF3 phosphorylations, downstream promoter activities, cellular mRNA transcriptions and ISG56 induction, and antiviral responses. Further, we found that p17 was located in endoplasmic reticulum (ER) and Golgi apparatus, and interacted with STING, perturbing it in the recruitment of TBK1 and IKKε. Additionally, it appeared that the transmembrane domain (amino acids 39–59) of p17 could be required for interacting with STING and inhibiting cGAS-STING pathway. Taken together, p17 could inhibit the cGAS-STING pathway through its interaction with STING and interference with STING in the recruitment of TBK1 and IKKε. Importance African swine fever (ASF) is a highly contagious disease in domestic and feral swine, posing significant economic impacts on the global swine industry, and the pathogen ASFV is a large icosahedral DNA virus. The innate immune cGAS-STING DNA sensing pathway plays a critical role in sensing invading ASFV and triggering antiviral responses. However, there is still a lack of information regarding the molecular mechanisms of ASFV evasion of the cGAS-STING pathway. We have analyzed the effects of whole genomic open reading frames (ORFs) of ASFV China 2018/1 on the activation of cGAS-STING pathway, and found that p17 was able to inhibit cGAS-STING mediated type I IFN production by targeting STING, altering its capacity to recruit both TBK1 and IKKε. Findings presented here will expand our knowledge on the molecular mechanisms by which ASFV counteracts the antiviral innate immunity and provide deep insights into ASF pathogenesis.