Seeking broad protection As scientists develop therapeutic antibodies and vaccines against severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), the risk of emergent coronaviruses makes it important to also identify broadly protective antibodies. Wec et al. isolated and characterized hundreds of antibodies against the viral spike protein of SARS-CoV-2 from the memory B cells of a survivor of the 2003 outbreak caused by the related coronavirus, SARS-CoV. In both of these viruses, the spike protein facilitated viral entry by binding to the angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) receptor on human cells. The antibodies targeted multiple sites on the spike protein, but of nine antibodies that showed strong cross-neutralization, eight targeted the domain that binds to ACE2. These eight antibodies also neutralized a bat SARS-related virus. Illuminating the epitopes on the viral spike protein that bind cross-neutralizing antibodies could guide the design of broadly protective vaccines. Science , this issue p. 731

Coronavirus disease 2019 (

Summary There is an urgent need for vaccines and therapeutics to prevent and treat COVID-19. Rapid SARS-CoV-2 countermeasure development is contingent on the availability of robust, scalable, and readily deployable surrogate viral assays to screen antiviral humoral responses, and define correlates of immune protection, and to down-select candidate antivirals. Here, we describe a highly infectious recombinant vesicular stomatitis virus bearing the SARS-CoV-2 spike glycoprotein S as its sole entry glycoprotein that closely resembles the authentic agent in its entry-related properties. We show that the neutralizing activities of a large panel of COVID-19 convalescent sera can be assessed in high-throughput fluorescent reporter assay with rVSV-SARS-CoV-2 S and that neutralization of the rVSV and authentic SARS-CoV-2 by spike-specific antibodies in these antisera is highly correlated. Our findings underscore the utility of rVSV-SARS-CoV-2 S for the development of spike-specific vaccines and therapeutics and for mechanistic studies of viral entry and its inhibition.

Abstract Most known SARS-CoV-2 neutralizing antibodies (nAbs), including those approved by the FDA for emergency use, inhibit viral infection by targeting the receptor-binding domain (RBD) of the spike (S) protein. Variants of concern (VOC) carrying mutations in the RBD or other regions of S reduce the effectiveness of many nAbs and vaccines by evading neutralization. Therefore, therapies that are less susceptible to resistance are urgently needed. Here, we characterized the memory B-cell repertoire of COVID-19 convalescent donors and analyzed their RBD and non-RBD nAbs. We found that many of the non-RBD-targeting nAbs were specific to the N-terminal domain (NTD). Using neutralization assays with authentic SARS-CoV-2 and a recombinant vesicular stomatitis virus carrying SARS-CoV-2 S protein (rVSV-SARS2), we defined a panel of potent RBD and NTD nAbs. Next, we used a combination of neutralization-escape rVSV-SARS2 mutants and a yeast display library of RBD mutants to map their epitopes. The most potent RBD nAb competed with hACE2 binding and targeted an epitope that includes residue F490. The most potent NTD nAb epitope included Y145, K150 and W152. As seen with some of the natural VOC, the neutralization potencies of COVID-19 convalescent sera were reduced by 4-16-fold against rVSV-SARS2 bearing Y145D, K150E or W152R spike mutations. Moreover, we found that combining RBD and NTD nAbs modestly enhanced their neutralization potential. Notably, the same combination of RBD and NTD nAbs limited the development of neutralization-escape mutants in vitro , suggesting such a strategy may have higher efficacy and utility for mitigating the emergence of VOC. Importance The US FDA has issued emergency use authorizations (EUAs) for multiple investigational monoclonal antibody (mAb) therapies for the treatment of mild to moderate COVID-19. These mAb therapeutics are solely targeting the receptor binding domain of the SARS-CoV-2 spike protein. However, the N-terminal domain of the spike protein also carries crucial neutralizing epitopes. Here, we show that key mutations in the N-terminal domain can reduce the neutralizing capacity of convalescent COVID-19 sera. We report that a combination of two neutralizing antibodies targeting the receptor binding and N-terminal domains may have higher efficacy and is beneficial to combat the emergence of virus variants.

Abstract Hantaviruses are a large group of RNA viruses that include known epidemic threats and other agents poised for emergence. Several rodent-borne hantaviruses cause zoonoses accompanied by severe illness and death. However, assessments of zoonotic risk and the development of countermeasures alike are challenged by our limited knowledge of the molecular mechanisms of hantavirus infection, including the identities of cell entry receptors and their roles in influencing viral host range and virulence. Previous work has implicated several cell-surface molecules, most notably β3- and β1-containing integrin heterodimers, decay-accelerating factor (DAF), and the cadherin superfamily protein protocadherin-1 (PCDH1), in hantavirus entry in endothelial cells, the major targets of viral infection in humans. Despite the fact that β3/β1 integrins have been presumed to be the major hantavirus entry receptors for over two decades, rigorous genetic evidence supporting their requirement, and that of DAF as an entry cofactor, is lacking. Here, we used CRISPR/Cas9 engineering to knock out four candidate hantaviral receptors, singly and in combination, in a human endothelial cell line that recapitulates the properties of primary microvascular endothelial cells. PCDH1 loss substantially reduced entry and infection by a subset of hantaviruses endemic to the Americas. In contrast, the loss of β3 integrin, β1 integrin, and/or DAF had little or no effect on entry by any of a large panel of hantaviruses tested. We conclude that the major host molecules necessary for endothelial cell entry by PCDH1-independent hantaviruses remain to be discovered.

Broadly protective vaccines against known and pre-emergent coronaviruses are urgently needed. Critical to their development is a deeper understanding of cross-neutralizing antibody responses induced by natural human coronavirus (HCoV) infections. Here, we mined the memory B cell repertoire of a convalescent SARS donor and identified 200 SARS-CoV-2 binding antibodies that target multiple conserved sites on the spike (S) protein. A large proportion of the antibodies display high levels of somatic hypermutation and cross-react with circulating HCoVs, suggesting recall of pre-existing memory B cells (MBCs) elicited by prior HCoV infections. Several antibodies potently cross-neutralize SARS-CoV, SARS-CoV-2, and the bat SARS-like virus WIV1 by blocking receptor attachment and inducing S1 shedding. These antibodies represent promising candidates for therapeutic intervention and reveal a new target for the rational design of pan-sarbecovirus vaccines.

Abstract Carbohydrate-binding modules (CBMs) are protein domains that typically reside near catalytic domains, increasing substrate-protein proximity by constraining the conformational space of carbohydrates. Due to the flexibility and variability of glycans, the molecular details of how these protein regions recognize their target molecules are not always fully understood. Computational methods, including molecular docking and molecular dynamics simulations, have been employed to investigate lectin-carbohydrate interactions. In this study, we introduce a novel approach that integrates multiple computational techniques to identify the critical amino acids involved in the interaction between a CBM located at the tip of bacteriophage J-1’s tail and its carbohydrate counterparts. Our results highlight three amino acids that play a significant role in binding, which we confirmed through in vitro experiments. By presenting this approach, we offer an intriguing alternative for pinpointing amino acids that contribute to protein-sugar interactions, leading to a more thorough comprehension of the molecular determinants of lectin-carbohydrate interactions.