Abstract From an isolated epidemic, COVID-19 has now emerged as a global pandemic. The availability of genomes in the public domain following the epidemic provides a unique opportunity to understand the evolution and spread of the SARS-CoV-2 virus across the globe. The availability of whole genomes from multiple states in India prompted us to analyse the phylogenetic clusters of genomes in India. We performed whole-genome sequencing for 64 genomes making a total of 361 genomes from India, followed by phylogenetic clustering, substitution analysis, and dating of the different phylogenetic clusters of viral genomes. We describe a distinct phylogenetic cluster (Clade I / A3i) of SARS-CoV-2 genomes from India, which encompasses 41% of all genomes sequenced and deposited in the public domain from multiple states in India. Globally 3.5% of genomes, which till date could not be mapped to any distinct known cluster fall in this newly defined clade. The cluster is characterized by a core set of shared genetic variants – C6312A (T2016K), C13730T (A88V/A97V), C23929T, and C28311T (P13L). Further, the cluster is also characterized by a nucleotide substitution rate of 1.4 × 10 −3 variants per site per year, lower than the prevalent A2a cluster, and predominantly driven by variants in the E and N genes and relative sparing of the S gene. Epidemiological assessments suggest that the common ancestor emerged in the month of February 2020 and possibly resulted in an outbreak followed by countrywide spread, as evidenced by the low divergence of the genomes from across the country. To the best of our knowledge, this is the first comprehensive study characterizing the distinct and predominant cluster of SARS-CoV-2 in India.

Abstract DNA methylation plays a key role in epigenetic regulation across lifeforms. Nanopore sequencing enables direct detection of base modifications. While multiple tools are currently available for studying 5-methylcytosine (5mC), there is a paucity of models that can detect 6-methyladenine (6mA) from raw nanopore data. Leveraging the motif-driven nature of bacterial methylation systems, we generated 6mA identification models that vastly surpass the accuracy of the current best model. Our work enables the study of 6mA at a single-base resolution in new as well as existing nanopore datasets.

Abstract During reprogramming of somatic cells, heightened proliferation is one of the earliest changes observed. While other early events such as mesenchymal-to-epithelial transition have been well studied, the mechanisms by which the cell cycle switches from a slow cycling state to a faster cycling state are still incompletely understood. To investigate the role of Oct-3/4 in this early feature of reprogramming, we created a 4-Hydroxytamoxifen dependent Oct-3/4 Estrogen Receptor fusion (OctER). We show that OctER can substitute for Oct-3/4 to reprogram mouse embryonic fibroblasts to induced pluripotent stem cells. While over-expression of OctER or Klf4 individually did not affect cell proliferation, in combination, these factors hasten the cell cycle, in a tamoxifen dose-dependent manner, supporting a key role for OctER. Oct-3/4 + Klf4 increased proliferation by enhancing expression of Cyclin A2. We verified occupancy of endogenous Oct-3/4 and Klf4 at bioinformatically identified binding sites in the Cyclin A2 promoter in mouse embryonic stem cells (mESC). Using inducible OctER along with Klf4, we show dose-dependent induction of Cyclin A2 promoter-reporter activity and mRNA levels. Taken together, our results provide further evidence of the interdependence of pluripotency and the rapid cell cycle seen in mESC, and identify CyclinA2 as a key early target.

ABSTRACT Background One of the most perplexing aspects of infection with the SARS-CoV-2 virus has been the variable response elicited in its human hosts. Investigating the transcriptional changes in individuals affected by COVID-19 can help understand and predict the degree of illness and guide clinical outcomes in diverse backgrounds. Methods Analysis of host transcriptome variations via RNA sequencing from naso/oropharyngeal swabs of COVID-19 patients. Results We report strong upregulation of the innate immune response, especially type I interferon pathway, upon SARS-CoV-2 infection. Upregulated genes were subjected to a comparative meta-analysis using global datasets to identify a common network of interferon stimulated and viral response genes that mediate the host response and resolution of infection. A large proportion of mis-regulated genes showed a reduction in expression level, suggesting an overall decrease in host mRNA production. Significantly downregulated genes included those encoding olfactory, taste and neuro-sensory receptors. Many pro-inflammatory markers and cytokines were also downregulated or remained unchanged in the COVID-19 patients. Finally, a large number of non-coding RNAs were identified as down-regulated, with a few of the lncRNAs associated with functional roles in directing the response to viral infection. Conclusions SARS-CoV-2 infection results in the robust activation of the body’s innate immunity. Reduction of gene expression is well correlated with the clinical manifestations and symptoms of COVID-19 such as the loss of smell and taste, and myocardial and neurological complications. This study provides a critical dataset of genes that will enhance our understanding of the nature and prognosis of COVID-19.