A SARS-CoV-2 variant carrying the Spike protein amino acid change D614G has become the most prevalent form in the global pandemic. Dynamic tracking of variant frequencies revealed a recurrent pattern of G614 increase at multiple geographic levels: national, regional, and municipal. The shift occurred even in local epidemics where the original D614 form was well established prior to introduction of the G614 variant. The consistency of this pattern was highly statistically significant, suggesting that the G614 variant may have a fitness advantage. We found that the G614 variant grows to a higher titer as pseudotyped virions. In infected individuals, G614 is associated with lower RT-PCR cycle thresholds, suggestive of higher upper respiratory tract viral loads, but not with increased disease severity. These findings illuminate changes important for a mechanistic understanding of the virus and support continuing surveillance of Spike mutations to aid with development of immunological interventions.

Abstract SARS-CoV-2 lineage B.1.1.7 viruses are more transmissible, may lead to greater clinical severity, and result in modest reductions in antibody neutralization. subgenomic RNA (sgRNA) is produced by discontinuous transcription of the SARS-CoV-2 genome and is a crucial step in the SARS-CoV-2 life cycle. Applying our tool (periscope) to ARTIC Network Oxford Nanopore genomic sequencing data from 4400 SARS-CoV-2 positive clinical samples, we show that normalised sgRNA expression profiles are significantly increased in B.1.1.7 infections (n=879). This increase is seen over the previous dominant circulating lineage in the UK, B.1.177 (n=943), which is independent of genomic reads, E gene cycle threshold and days since symptom onset at sampling. A noncanonical sgRNA which could represent ORF9b is found in 98.4% of B.1.1.7 SARS-CoV-2 infections compared with only 13.8% of other lineages, with a 16-fold increase in median expression. We hypothesise that this is a direct consequence of a triple nucleotide mutation in nucleocapsid (28280:GAT>CAT, D3L) creating a transcription regulatory-like sequence complementary to a region 3’ of the genomic leader. These findings provide a unique insight into the biology of B.1.1.7 and support monitoring of sgRNA profiles in sequence data to evaluate emerging potential variants of concern. One Sentence Summary The recently emerged and more transmissible SARS-CoV-2 lineage B.1.1.7 shows greater subgenomic RNA expression in clinical infections and enhanced expression of a noncanonical subgenomic RNA near ORF9b.

Genetic variations across the SARS-CoV-2 genome may influence transmissibility of the virus and the host’s anti-viral immune response, in turn affecting the frequency of variants over-time. In this study, we examined the adjacent amino acid polymorphisms in the nucleocapsid (R203K/G204R) of SARS-CoV-2 that arose on the background of the spike D614G change and describe how strains harboring these changes became dominant circulating strains globally.Deep sequencing data of SARS-CoV-2 from public databases and from clinical samples were analyzed to identify and map genetic variants and sub-genomic RNA transcripts across the genome.Sequence analysis suggests that the three adjacent nucleotide changes that result in the K203/R204 variant have arisen by homologous recombination from the core sequence (CS) of the leader transcription-regulating sequence (TRS) rather than by stepwise mutation. The resulting sequence changes generate a novel sub-genomic RNA transcript for the C-terminal dimerization domain of nucleocapsid. Deep sequencing data from 981 clinical samples confirmed the presence of the novel TRS-CS-dimerization domain RNA in individuals with the K203/R204 variant. Quantification of sub-genomic RNA indicates that viruses with the K203/R204 variant may also have increased expression of sub-genomic RNA from other open reading frames.The finding that homologous recombination from the TRS may have occurred since the introduction of SARS-CoV-2 in humans resulting in both coding changes and novel sub-genomic RNA transcripts suggests this as a mechanism for diversification and adaptation within its new host.

Abstract We have developed periscope, a tool for the detection and quantification of sub-genomic RNA (sgRNA) in SARS-CoV-2 genomic sequence data. The translation of the SARS-CoV-2 RNA genome for most open reading frames (ORFs) occurs via RNA intermediates termed “sub-genomic RNAs”. sgRNAs are produced through discontinuous transcription which relies on homology between transcription regulatory sequences (TRS-B) upstream of the ORF start codons and that of the TRS-L which is located in the 5’ UTR. TRS-L is immediately preceded by a leader sequence. This leader sequence is therefore found at the 5’ end of all sgRNA. We applied periscope to 1,155 SARS-CoV-2 genomes from Sheffield, UK and validated our findings using orthogonal datasets and in vitro cell systems. Using a simple local alignment to detect reads which contain the leader sequence we were able to identify and quantify reads arising from canonical and non-canonical sgRNA. We were able to detect all canonical sgRNAs at expected abundances, with the exception of ORF10. A number of recurrent non-canonical sgRNAs are detected. We show that the results are reproducible using technical replicates and determine the optimum number of reads for sgRNA analysis. In VeroE6 ACE2+/− cell lines, periscope can detect the changes in the kinetics of sgRNA in orthogonal sequencing datasets. Finally, variants found in genomic RNA are transmitted to sgRNAs with high fidelity in most cases. This tool can be applied to all sequenced COVID-19 samples worldwide to provide comprehensive analysis of SARS-CoV-2 sgRNA.

Abstract Streptococcus pyogenes is a leading cause of human morbidity and mortality, especially in resource limited settings. The World Health Organisation has recently made a vaccine for S. pyogenes a global health priority to reduce the burden of the post-infection rheumatic heart disease. For a vaccine to be active against all relevant strains in each region, molecular characterisation of circulating S. pyogenes isolates is needed. We performed extensive comparative whole genome analyses of S. pyogenes isolates from skin and soft tissue infections in The Gambia, West Africa, where there is a high burden of such infections. To act as a comparator to this low-income country (LIC) collection of isolates, we performed genome sequencing of isolates from skin infections in Sheffield, UK, as representative high-income country (HIC) isolates. LIC isolates from The Gambia were genetically more diverse (46 emm -types in 107 isolates) compared to HIC isolates from Sheffield (23 emm -types in 142 isolates), with only 7 overlapping emm -types and with diverse genetic backgrounds. Characterisation of other molecular markers indicated some shared features, including a high prevalence of the skin infection-associated emm -pattern D and the variable fibronectin-collagen-T antigen (FCT) types FCT-3 and FCT-4. A previously unidentified FCT (FCT-10) was identified in the LIC isolates, belonging to two different emm -types. A high proportion (79/107; 73.8%) of LIC isolates carried genes for tetracycline resistance, compared to 53/142 (37.3%) HIC isolates. There was also evidence of different circulating prophages, as very few prophage-associated DNases and lower numbers of superantigens were detected in LIC isolates. Our study provides much needed insight into the genetics of circulating isolates in a LIC (The Gambia), and how they differ from those circulating in HICs (Sheffield, UK). Common molecular features may act as bacterial drivers for specific infection types, regardless of the diverse genetic background.

Exposure to Group A Streptococcus leads to a broad spectrum of disease and sequelae, as the bacterium employs a wide range of virulence factors to facilitate colonization of the host, propagation and onward transmission, disrupting both innate and adaptive immune responses. The protease SpyCEP has a crucial role in contributing to bacterial immune evasion by impairing neutrophil recruitment and killing of bacteria through the cleavage of interleukin-8 (IL-8). Given this critical function, SpyCEP represents a key vaccine antigen and quantifying functional anti-SpyCEP antibodies represents not only an important marker of vaccine efficacy, but also a tool to dissect the natural immune response. Here, we report the development and characterization of an IL-8 cleavage inhibition assay to measure the function of anti-SpyCEP antibodies in human sera. The assay was demonstrated to be sensitive, highly specific, linear and reproducible, and suitable for evaluating the function of anti-SpyCEP antibodies induced in humans in vaccine clinical trials and in observational studies of natural immunity.