Plasma cells (PCs) derived from germinal centers (GCs) secrete the high-affinity antibodies required for long-term serological immunity. Nevertheless, the process whereby GC B cells differentiate into PCs is uncharacterized, and the mechanism underlying the selective PC differentiation of only high-affinity GC B cells remains unknown. In this study, we show that differentiation into PCs is induced among a discrete subset of high-affinity B cells residing within the light zone of the GC. Initiation of differentiation required signals delivered upon engagement with intact antigen. Signals delivered by T follicular helper cells were not required to initiate differentiation but were essential to complete the differentiation process and drive migration of maturing PCs through the dark zone and out of the GC. This bipartite or two-signal mechanism has likely evolved to both sustain protective immunity and avoid autoantibody production.

SUMMARY The continued threat of SARS-CoV-2 to global health necessitates development of improved research tools and vaccines. We present an improved SARS-CoV-2 spike ectodomain, “VFLIP”, bearing five proline substitutions, a flexible cleavage site linker, and an inter-protomer disulfide bond. VFLIP displays significantly improved stability, high-yield production and retains its trimeric state without exogenous trimerization motifs. High-resolution cryo-EM and glycan profiling reveal that the VFLIP quaternary structure and glycosylation mimic the native spike on the viral surface. Further, VFLIP has enhanced affinity and binding kinetics relative to other stabilized spike proteins for antibodies in the Coronavirus Immunotherapeutic Consortium (CoVIC), and mice immunized with VFLIP exhibit potent neutralizing antibody responses against wild-type and B.1.351 live SARS-CoV-2. Taken together, VFLIP represents an improved tool for diagnostics, structural biology, antibody discovery, and vaccine design.

Abstract DNA i-motif structures are formed in the nucleus of human cells and are believed to provide critical genomic regulation. While the existence of i-motif structures in human cells has been demonstrated by immunofluorescent staining and by characterisation of select model genes, the abundance and distribution of such structures in the human genome has remained unclear. Here we utilize high affinity i-motif immunoprecipitation followed by sequencing to map i-motifs in human genomic DNA. Validated by biolayer interferometry and circular dichroism spectroscopy, our approach identified over 650,000 i-motif structures in human genomic DNA. The i-motif structures are widely distributed throughout the human genome and are common among highly expressed genes and in genes upregulated in G0/G1 cell cycle phase. Our findings provide experimental evidence for the widespread formation of i-motif structures in human genomic DNA.

ABSTRACT RNA modifications are dynamic chemical entities that regulate RNA fate, and an avenue for environmental response in neuronal function. However, which RNA modifications may be playing a role in neuronal plasticity and environmental responses is largely unknown. Here we characterize the biochemical function and cellular dynamics of two human RNA methyltransferases previously associated with neurological dysfunction, TRMT1 and its homolog, TRMT1- like (TRMT1L). Using a combination of next-generation sequencing, LC-MS/MS, patient-derived cell lines and knockout mouse models, we confirm the previously reported dimethylguanosine (m 2,2 G) activity of TRMT1 in tRNAs, as well as reveal that TRMT1L, whose activity was unknown, is responsible for methylating a subset of cytosolic tRNA Ala (AGC) isoacceptors at position 26. Using a cellular in vitro model that mimics neuronal activation and long term potentiation, we find that both TRMT1 and TRMT1L change their subcellular localization upon neuronal activation. Specifically, we observe a major subcellular relocalization from mitochondria and other cytoplasmic domains (TRMT1) and nucleoli (TRMT1L) to different small punctate compartments in the nucleus, which are as yet uncharacterized. This phenomenon does not occur upon heat shock, suggesting that the relocalization of TRMT1 and TRMT1L is not a general reaction to stress, but rather a specific response to neuronal activation. Our results suggest that subcellular relocalization of RNA modification enzymes play a role in neuronal plasticity and transmission of information, presumably by addressing new targets.

Abstract B-cell receptor (BCR)-mediated antigen internalization and presentation are essential for humoral memory immune responses. Antigen encountered by B-cells is often tightly associated with the surface of pathogens and/or antigen-presenting cells. Internalization of such antigens requires myosin-mediated traction forces and extracellular release of lysosomal enzymes, but the mechanism triggering lysosomal exocytosis is unknown. Here we show that BCR-mediated recognition of antigen tethered to beads, to planar lipid-bilayers or expressed on cell surfaces causes localized plasma membrane (PM) permeabilization, a process that requires BCR signaling and non-muscle myosin II activity. B-cell permeabilization triggers PM repair responses involving lysosomal exocytosis, and B-cells permeabilized by surface-associated antigen internalize more antigen than cells that remain intact. Higher affinity antigens cause more B-cell permeabilization and lysosomal exocytosis and are more efficiently presented to T-cells. Thus, PM permeabilization by surface-associated antigen triggers a lysosome-mediated B-cell resealing response, providing the extracellular hydrolases that facilitate antigen internalization and presentation.

SUMMARY Emerging variants of concern (VOCs) are threatening to limit the effectiveness of SARS-CoV-2 monoclonal antibodies and vaccines currently used in clinical practice; broadly neutralizing antibodies and strategies for their identification are therefore urgently required. Here we demonstrate that broadly neutralizing antibodies can be isolated from peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) of convalescent patients using SARS-CoV-2 receptor binding domains (RBDs) carrying epitope-specific mutations. This is exemplified by two human antibodies, GAR05, binding to epitope class 1, and GAR12, binding to a new epitope class 6 (located between class 3 and class 5). Both antibodies broadly neutralize VOCs, exceeding the potency of the clinical monoclonal sotrovimab (mAb S309) by orders of magnitude. They also provide potent prophylactic and therapeutic in vivo protection of hACE2 mice against viral challenge. Our results indicate that exposure to Wuhan SARS-CoV-2 induces antibodies that maintain potent and broad neutralization against emerging VOCs using two unique strategies: either by targeting the divergent class 1 epitope in a manner resistant to VOCs (ACE2 mimicry, as illustrated by GAR05 and mAbs P2C-1F11/S2K14); or alternatively, by targeting rare and highly conserved epitopes, such as the new class 6 epitope identified here (as illustrated by GAR12). Our results provide guidance for next generation monoclonal antibody development and vaccine design.

i-Motifs are quadruplex nucleic acid conformations that form in cytosine-rich regions. Because of their acidic pH dependence, iMs were thought to form only in vitro. The recent development of an iM-selective antibody, iMab, has allowed iM detection in cells, which revealed their presence at gene promoters and their cell cycle dependence. However, recently evidence emerged which seemed to suggest that iMab recognizes C-rich sequences regardless of their iM conformation. To further investigate the selectivity of iMab, we examined the binding of iMab to C-rich sequences, using a combination of pull-down and Western blot assays. Here we observe that the composition of buffers used during binding and washing steps strongly influences the selectivity of antibody binding. In addition, we demonstrate by NMR that several of the previously reported C-rich sequences, which were not expected to form iMs, actually form intermolecular iMs which are selectively recognized by iMab. Our results highlight the specificity of the iMab antibody, emphasize the importance of optimizing DNA concentrations, blocking and washing conditions, and confirm iMab selectivity not only for intramolecular iMs, but also for intermolecular iMs.

SUMMARY Children infected with severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) develop less severe coronavirus disease 2019 (COVID-19) than adults. The mechanisms for the age-specific differences and the implications for infection-induced immunity are beginning to be uncovered. We show by longitudinal multimodal analysis that SARS-CoV-2 leaves a small footprint in the circulating T cell compartment in children with mild/asymptomatic COVID-19 compared to adult household contacts with the same disease severity who had more evidence of systemic T cell interferon activation, cytotoxicity and exhaustion. Children harbored diverse polyclonal SARS-CoV- 2-specific naïve T cells whereas adults harbored clonally expanded SARS-CoV-2-specific memory T cells. More naïve interferon-activated CD4 + T cells were recruited into the memory compartment and recovery was associated with the development of robust CD4 + memory T cell responses in adults but not children. These data suggest that rapid clearance of SARS-CoV-2 in children may compromise their cellular immunity and ability to resist reinfection. HIGHLIGHTS Children have diverse polyclonal SARS-CoV-2-specific naïve T cells Adults have clonally expanded exhausted SARS-CoV-2-specific memory T cells Interferon-activated naïve T cells differentiate into memory T cells in adults but not children Adults but not children develop robust memory T cell responses to SARS-CoV-2

ABSTRACT Antibodies against coronavirus spike protein potently protect against infection and disease, however it remains unclear if such protection can be extended to variant coronaviruses. This is exemplified by a set of iconic and well-characterized monoclonal antibodies developed after the 2003 SARS outbreak including mAbs m396, CR3022, CR3014 and 80R, which potently neutralize SARS-CoV-1, but not SARS-CoV-2. Here we explore antibody maturation strategies to change and broaden their specificity, enabling potent binding and neutralization of SARS-CoV-2. Using targeted mutagenesis as well as light chain shuffling on phage, we identified variants with considerably increased affinity and neutralization potential. The most potent antibody, derived from the NIH-developed mAb m396, neutralized live SARS-CoV-2 virus with a half-maximal inhibitory concentration (IC 50 ) of 160 ng/ml. Intriguingly, while many of the matured clones maintained specificity of the parental antibody, new specificities were also observed, which was further confirmed by X-ray crystallography and cryo-electron microscopy, indicating that a limited set of antibodies can give rise to variants targeting diverse epitopes. Our findings open up over 15 years of antibody development efforts against SARS-CoV-1 to the SARS-CoV-2 field and outline general principles for the maturation of antibody specificity against emerging viruses.