Abstract The B.1.617.2 (Delta) variant of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) was first identified in the state of Maharashtra in late 2020 and spread throughout India, outcompeting pre-existing lineages including B.1.617.1 (Kappa) and B.1.1.7 (Alpha) 1 . In vitro, B.1.617.2 is sixfold less sensitive to serum neutralizing antibodies from recovered individuals, and eightfold less sensitive to vaccine-elicited antibodies, compared with wild-type Wuhan-1 bearing D614G. Serum neutralizing titres against B.1.617.2 were lower in ChAdOx1 vaccinees than in BNT162b2 vaccinees. B.1.617.2 spike pseudotyped viruses exhibited compromised sensitivity to monoclonal antibodies to the receptor-binding domain and the amino-terminal domain. B.1.617.2 demonstrated higher replication efficiency than B.1.1.7 in both airway organoid and human airway epithelial systems, associated with B.1.617.2 spike being in a predominantly cleaved state compared with B.1.1.7 spike. The B.1.617.2 spike protein was able to mediate highly efficient syncytium formation that was less sensitive to inhibition by neutralizing antibody, compared with that of wild-type spike. We also observed that B.1.617.2 had higher replication and spike-mediated entry than B.1.617.1, potentially explaining the B.1.617.2 dominance. In an analysis of more than 130 SARS-CoV-2-infected health care workers across three centres in India during a period of mixed lineage circulation, we observed reduced ChAdOx1 vaccine effectiveness against B.1.617.2 relative to non-B.1.617.2, with the caveat of possible residual confounding. Compromised vaccine efficacy against the highly fit and immune-evasive B.1.617.2 Delta variant warrants continued infection control measures in the post-vaccination era.

Abstract The PAN-INDIA 1000 SARS-CoV-2 RNA Genome Sequencing Consortium has achieved its initial goal of completing the sequencing of 1000 SARS-CoV-2 genomes from nasopharyngeal and oropharyngeal swabs collected from individuals testing positive for COVID-19 by Real Time PCR. The samples were collected across 10 states covering different zones within India. Given the importance of this information for public health response initiatives investigating transmission of COVID-19, the sequence data is being released in GISAID database. This information will improve our understanding on how the virus is spreading, ultimately helping to interrupt the transmission chains, prevent new cases of infection, and provide impetus to research on intervention measures. This will also provide us with information on evolution of the virus, genetic predisposition (if any) and adaptation to human hosts. One thousand and fifty two sequences were used for phylodynamic, temporal and geographic mutation patterns and haplotype network analyses. Initial results indicate that multiple lineages of SARS-CoV-2 are circulating in India, probably introduced by travel from Europe, USA and East Asia. A2a (20A/B/C) was found to be predominant, along with few parental haplotypes 19A/B. In particular, there is a predominance of the D614G mutation, which is found to be emerging in almost all regions of the country. Additionally, mutations in important regions of the viral genome with significant geographical clustering have also been observed. The temporal haplotype diversities landscape in each region appears to be similar pan India, with haplotype diversities peaking between March-May, while by June A2a (20A/B/C) emerged as the predominant one. Within haplotypes, different states appear to have different proportions. Temporal and geographic patterns in the sequences obtained reveal interesting clustering of mutations. Some mutations are present at particularly high frequencies in one state as compared to others. The negative estimate Tajimas D (D = −2.26817) is consistent with the rapid expansion of SARS-CoV-2 population in India. Detailed mutational analysis across India to understand the gradual emergence of mutants at different regions of the country and its possible implication will help in better disease management.

Abstract From a GeneMatcher-enabled international collaboration, we identified ten individuals with intellectual disability, speech delay, ataxia and facial dysmorphism and a mutation in EBF3 , encoding a transcription factor required for neuronal differentiation. Structural assessments, transactivation assays, in situ fractionation, RNA-seq and ChlP-seq experiments collectively show that the mutations are deleterious and impair EBF3 transcriptional regulation. These findings demonstrate that EBF3-mediated dysregulation of gene expression has profound effects on neuronal development in humans.

Abstract Selectivity of natural agonists for their cognate receptors is one of the hallmarks of the members of GPCR family, and it is crucial for the specificity of downstream signal-transduction. However, this selectivity often breaks down in the chemokine receptor subfamily, wherein a high degree of promiscuity is observed with one receptor recognizing multiple chemokines and one chemokine binding to multiple receptors. The molecular determinants of such a striking promiscuity for natural ligands in the chemokine-chemokine receptor system remain mostly elusive and represent an important knowledge gap in our current understanding. Here, we carry out a comprehensive transducer-coupling analysis, testing all known C-X-C chemokines on every C-X-C type chemokine receptor, to generate a global fingerprint of the selectivity and promiscuity encoded within this system. Taking lead from our finding, we determined cryo-EM structures of the most promiscuous receptor, CXCR2, in complex with every interacting chemokine, and deciphered the conserved molecular signatures and distinct binding modalities. While most chemokines position themselves on the receptor as a dimer, CXCL6 exhibits a monomeric binding pose induced by a previously unanticipated reorientation of its carboxyl-terminal α-helix, leading to disruption of the dimer interface. Surprisingly, one of the chemokines, CXCL5, induces a ligand-swapped dimer of CXCR2, the first of its kind observed in class A GPCRs, wherein each protomer of the ligand engages its own receptor without any discernible receptor-receptor interface. These unique observations provide a possible structural mechanism for inherent functional specialization encoded in chemokines despite their convergence to a common receptor. Furthermore, we also determined cryo-EM structures of CXCR3 in complex with G-protein-biased and β-arrestin-biased small molecule agonists that elucidate distinct allosteric modulations in the receptor driving their divergent transducer-coupling bias. Guided by structural analysis and experimental validation, we discover that in contrast to previously held notion, small molecule agonists of CXCR3 display robust agonism at CXCR7, an intrinsically biased, β-arrestin-coupled receptor, making them first-in-class dual agonists for chemokine receptors with exclusive βarr-bias at CXCR7. Taken together, our study provides molecular insights into ligand promiscuity and signaling bias at the chemokine receptors, and also demonstrates a proof of principle that naturally encoded structural mimicry can be recapitulated using synthetic pharmacophores with potential implications for developing novel therapeutics.

Abstract The Hydroxycarboxylic acid receptor 2 (HCA2), also known as the niacin receptor or GPR109A, is a prototypical G protein-coupled receptor that plays a central role in the inhibition of lipolytic and atherogenic activities in our body. Interestingly, GPR109A activation also results in vasodilation that is linked to the side-effect of flushing associated with dyslipidemia drugs such as niacin. This receptor continues to be a key target for developing novel pharmacophores and lead compounds as potential therapeutics in dyslipidemia with minimized flushing response, however, the lack of structural insights into agonist-binding and receptor activation has limited the efforts. Here, we present five different cryo-EM structures of the GPR109A-G-protein complexes with the receptor bound to dyslipidemia drugs, niacin or acipimox, non-flushing agonists, MK6892 or GSK256073, and recently approved psoriasis drug, monomethyl fumarate (MMF). These structures allow us to visualize the binding mechanism of agonists with a conserved molecular interaction network, and elucidate the previously lacking molecular basis of receptor activation and transducer-coupling. Importantly, cellular pharmacology experiments, guided by the structural framework determined here, elucidate pathway-selective biased signaling elicited by the non-flushing agonists. Finally, taking lead from the structural insights, we successfully engineered receptor mutants via single amino acid substitutions that either fail to elicit agonist-induced transducer-coupling or exhibits G-protein signaling bias. Taken together, our study provides previously lacking structural framework to understand the agonist-binding and activation of GPR109A, and opens up the possibilities of structure-guided novel drug discovery targeting this therapeutically important receptor.

Carbonic anhydrase 5A (CA5A) belongs to a family of carbonic anhydrases which are zinc metalloenzymes involved in the reversible hydration of CO

Thyroid dyshormonogenesis (TDH) is a sub-group of congenital hypothyroidism with recessive inheritance resulting from disease causing variants in thyroid hormone biosynthesis pathway genes, like DUOX2, TG, TPO, SLC5A5, SLC26A4, IYD, DUOXA2, SLC26A7 and SECISBP2. Thyroid peroxidase (TPO) is a crucial enzyme involved in thyroid hormone biosynthesis and is one of the frequently mutated genes in patients with TDH. The purpose of the study is to describe the insilico and functional characterization of novel variants in TPO gene identified in patients with thyroid dyshormonogenesis.

Abstract Variants in more than 60 different genes, most of which code for podocyte‐related proteins, have been found to be associated with monogenic forms of nephrotic syndrome (NS). Biallelic variants in DAAM2 , a member of the formin family, were recently identified to cause autosomal recessive (AR) NS type 24 in four unrelated families with steroid‐resistant nephrotic syndrome (SRNS). This case report represents only the fifth reported family of DAAM2 ‐associated NS and the first from India, with two sibs who presented with a complex phenotype characterized by steroid‐resistant nephrotic syndrome, short stature, dysmorphic facial features, deep‐set toenails, myopia, increased thickness of the calvarium of the skull, and sloping ribs. Both sibs were found to have a homozygous likely pathogenic nonsense variant c.196C>T (p.Arg66Ter; NM_001201427.2) in exon 3 of the DAAM2 gene through whole exome sequencing. The dysmorphic features could possibly be part of the DAAM2 ‐related phenotype which has hitherto not been reported or could represent a blended phenotype, with the extrarenal manifestations resulting from a yet to be identified coexisting genetic condition.

Abstract Agonist-induced interaction of G protein-coupled receptors (GPCRs) with β-arrestins (βarrs) is a critical mechanism that regulates the spatio-temporal pattern of receptor localization and downstream signaling. While the underlying mechanism governing GPCR-βarr interaction is primarily conserved and involves receptor activation and phosphorylation, there are several examples of receptor-specific fine-tuning of βarr-mediated functional outcomes. Considering the key contribution of conformational plasticity of βarrs in driving receptor-specific functional responses, it is important to develop and characterize novel sensors capable of reporting distinct βarr conformations in cellular context. Here, we design an intrabody version of a βarr-recognizing nanobody (nanobody32), referred to as intrabody32 (Ib32), in NanoLuc enzyme complementation assay format, and measure its ability to recognize βarr1 and 2 in live cells upon activation of a broad set of GPCRs. We discover that Ib32 robustly recognizes activated βarr1 and 2 in the plasma membrane as well as in the endosomes, and effectively mirrors βarr recruitment profile upon stimulation of GPCRs. We also design an Ib32 sensor for single-photon polarization microscopy with a change in linear dichroism as readout and demonstrate its utility for monitoring βarr activation upon stimulation of angiotensin receptor by its natural and biased agonists. Interestingly, when used side-by-side with a previously described sensor of βarr1 conformation known as Ib30, Ib32 uncovers distinct conformational signatures imparted on βarrs by different GPCRs, which is further corroborated using an orthogonal limited proteolysis assay. Taken together, our study presents Ib32 as a novel sensor to monitor βarr activation and leverages it to uncover conformational diversity encoded in the GPCR-βarr system with direct implications for improving the current understanding of GPCR signaling and regulatory paradigms.