Highlights•Phosphoproteomics analysis of SARS-CoV-2-infected cells uncovers signaling rewiring•Infection promotes host p38 MAPK cascade activity and shutdown of mitotic kinases•Infection stimulates CK2-containing filopodial protrusions with budding virus•Kinase activity analysis identifies potent antiviral drugs and compoundsSummaryThe causative agent of the coronavirus disease 2019 (COVID-19) pandemic, severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), has infected millions and killed hundreds of thousands of people worldwide, highlighting an urgent need to develop antiviral therapies. Here we present a quantitative mass spectrometry-based phosphoproteomics survey of SARS-CoV-2 infection in Vero E6 cells, revealing dramatic rewiring of phosphorylation on host and viral proteins. SARS-CoV-2 infection promoted casein kinase II (CK2) and p38 MAPK activation, production of diverse cytokines, and shutdown of mitotic kinases, resulting in cell cycle arrest. Infection also stimulated a marked induction of CK2-containing filopodial protrusions possessing budding viral particles. Eighty-seven drugs and compounds were identified by mapping global phosphorylation profiles to dysregulated kinases and pathways. We found pharmacologic inhibition of the p38, CK2, CDK, AXL, and PIKFYVE kinases to possess antiviral efficacy, representing potential COVID-19 therapies.Graphical abstract

West Nile virus (WNV) is a reemerging pathogen that causes fatal encephalitis in several species, including mouse and human. Recently, we showed that the chemokine receptor CCR5 is critical for survival of mice infected with WNV, acting at the level of leukocyte trafficking to the brain. To test whether this receptor is also protective in man, we determined the frequency of CCR5Δ32, a defective CCR5 allele found predominantly in Caucasians, in two independent cohorts of patients, one from Arizona and the other from Colorado, who had laboratory-confirmed, symptomatic WNV infection. The distribution of CCR5Δ32 in a control population of healthy United States Caucasian random blood donors was in Hardy-Weinberg equilibrium and CCR5Δ32 homozygotes represented 1.0% of the total group (n = 1,318). In contrast, CCR5Δ32 homozygotes represented 4.2% of Caucasians in the Arizona cohort (odds ratios [OR] = 4.4 [95% confidence interval [CI], 1.6–11.8], P = 0.0013) and 8.3% of Caucasians in the Colorado cohort (OR = 9.1 [95% CI, 3.4–24.8], P < 0.0001). CCR5Δ32 homozygosity was significantly associated with fatal outcome in the Arizona cohort (OR = 13.2 [95% CI, 1.9–89.9], P = 0.03). We conclude that CCR5 mediates resistance to symptomatic WNV infection. Because CCR5 is also the major HIV coreceptor, these findings have important implications for the safety of CCR5-blocking agents under development for HIV/AIDS.

One antibody for all and all antibodies for one Antibodies against related flavi-viruses such as dengue (DENV) and West Nile (WNV) can cross-react with Zika virus (ZIKV) and could thereby increase disease severity. Bardina et al. tested whether DENV and WNV antibodies from humans, or even yellow fever vaccination, could enhance ZIKV infection. In a mouse model, low titers of DENV and WNV antibodies enhanced ZIKV viremia, especially in the spinal cord and testes, whereas high titers remained protective. Generally, WNV antibodies were less disease-enhancing than DENV antibodies, and, in macaques, yellow fever vaccination had very little effect. Science , this issue p. 175

The molecular immunopathogenesis of West Nile virus (WNV) infection is poorly understood. Here, we characterize a mouse model for WNV using a subcutaneous route of infection and delineate leukocyte subsets and immunoregulatory factors present in the brains of infected mice. Central nervous system (CNS) expression of the chemokine receptor CCR5 and its ligand CCL5 was prominently up-regulated by WNV, and this was associated with CNS infiltration of CD4+ and CD8+ T cells, NK1.1+ cells and macrophages expressing the receptor. The significance of CCR5 in pathogenesis was established by mortality studies in which infection of CCR5−/− mice was rapidly and uniformly fatal. In the brain, WNV-infected CCR5−/− mice had increased viral burden but markedly reduced NK1.1+ cells, macrophages, and CD4+ and CD8+ T cells compared with WNV-infected CCR5+/+ mice. Adoptive transfer of splenocytes from WNV-infected CCR5+/+ mice into infected CCR5−/− mice increased leukocyte accumulation in the CNS compared with transfer of splenocytes from infected CCR5−/− mice into infected CCR5−/− mice, and increased survival to 60%, the same as in infected CCR5+/+ control mice. We conclude that CCR5 is a critical antiviral and survival determinant in WNV infection of mice that acts by regulating trafficking of leukocytes to the infected brain.

In a fatal mouse model of invasive candidiasis (IC), fungal burden changes with variable dynamics in the kidney, brain, spleen, and liver and declines in all organs except for the kidney, which inexorably loses function. Since leukocytes are required to control <i>Candida</i>, we hypothesized that differential leukocyte infiltration determines organ-specific outcome of the infection. We defined leukocyte accumulation in the blood, kidney, brain, spleen, and liver after infection using fluorescent-activated cell sorting (FACS) and immunohistochemistry. Accumulation of Ly6c^intCD11b⁺ neutrophils predominated in all organs except the brain, where CD45^intCD11b⁺CD11c^– microglia were the major leukocytes detected, surrounding foci of invading <i>Candida</i>. Significantly more neutrophils accumulated in the spleen and liver than in the kidney during the first 24 h after infection, when neutrophil presence is critical for <i>Candida</i> control. Conversely, at later time points only the kidney continued to accumulate neutrophils, associated with immunopathology and organ failure. The distribution of neutrophils was completely different in each organ, with large abscesses exclusively forming in the kidney. <i>Candida</i> filamentation, an essential virulence factor, was seen in the kidney but not in the spleen or liver. IC induced Ly6c^hiCD11b⁺ inflammatory monocyte and NK1.1⁺ cell expansion in the blood and all organs tested, and MHCII⁺F4/80⁺CD11c^– macrophage accumulation, mainly in the spleen and liver. This study is the first detailed analysis of leukocyte subsets accumulating in different target organs during IC. The results delineate immune responses to the same pathogen that are highly idiosyncratic for each organ tested. The work provides novel insights into the balance between effective host defense and immunopathology in IC.

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.

Systemic Candida albicans infection causes high morbidity and mortality and is associated with neutropenia; however, the roles of other innate immune cells in pathogenesis are poorly defined. Here, using a mouse model of systemic candidiasis, we found that resident macrophages accumulated in the kidney, the main target organ of infection, and formed direct contacts with the fungus in vivo mainly within the first few hours after infection. Macrophage accumulation and contact with Candida were both markedly reduced in mice lacking chemokine receptor CX3CR1, which was found almost exclusively on resident macrophages in uninfected kidneys. Infected Cx3cr1–/– mice uniformly succumbed to Candida-induced renal failure, but exhibited clearance of the fungus in all other organs tested. Renal macrophage deficiency in infected Cx3cr1–/– mice was due to reduced macrophage survival, not impaired proliferation, trafficking, or differentiation. In humans, the dysfunctional CX3CR1 allele CX3CR1-M280 was associated with increased risk of systemic candidiasis. Together, these data indicate that CX3CR1-mediated renal resident macrophage survival is a critical innate mechanism of early fungal control that influences host survival in systemic candidiasis.

SARS-CoV-2 entry into host cells is facilitated by endogenous and exogenous proteases that proteolytically activate the spike glycoprotein and antiproteases inhibiting this process. Understanding the key actors in viral entry is crucial for advancing knowledge of virus tropism, pathogenesis, and potential therapeutic targets.We aimed to investigate the role of naïve serum and alpha-1-antitrypsin (AAT) in inhibiting protease-mediated SARS-CoV-2 entry and explore the implications of AAT deficiency on susceptibility to different SARS-CoV-2 variants.Our study demonstrates that naïve serum exhibits significant inhibition of SARS-CoV-2 entry, with AAT identified as the major serum protease inhibitor potently restricting entry. Using pseudoparticles, replication-competent pseudoviruses, and authentic SARS-CoV-2, we show that AAT inhibition occurs at low concentrations compared with those in serum and bronchoalveolar tissues, suggesting physiological relevance. Furthermore, sera from subjects with an AAT-deficient genotype show reduced ability to inhibit entry of both Wuhan-Hu-1 (WT) and B.1.617.2 (Delta) but exhibit no difference in inhibiting B.1.1.529 (Omicron) entry.AAT may have a variant-dependent therapeutic potential against SARS-CoV-2. Our findings highlight the importance of further investigating the complex interplay between proteases, antiproteases, and spike glycoprotein activation in SARS-CoV-2 and other respiratory viruses to identify potential therapeutic targets and improve understanding of disease pathogenesis.

Abstract Morbilliviruses are amongst the most contagious viral pathogens that infect mammals. Metagenomic surveys have identified numerous morbillivirus sequences in bats, but no full-length authentic morbillivirus has been isolated or characterized from bats. Here we detail the discovery of full-length Myotis Bat Morbillivirus (MBaMV) from a bat surveillance program in Brazil. After determining that MBaMV utilizes bat CD150 but not human CD150 as an entry receptor, we generated an infectious clone of MBaMV using reverse genetics. MBaMV exhibited features consistent with other morbilliviruses, including pleomorphic virions, P-editing and the rule-of-six. MBaMV replicated well in human epithelial cell lines in a nectin-4 dependent manner. Surprisingly, MBaMV was able to infect human macrophages in a CD150-independent manner. However, MBaMV was restricted by cross-neutralizing human sera and did not evade the human innate immune system, indicating that while zoonotic spillover into humans may be possible, MBaMV replication in humans would likely be restricted.