Abstract Since 2002, beta coronaviruses (CoV) have caused three zoonotic outbreaks, SARS-CoV in 2002–2003, MERS-CoV in 2012, and the newly emerged SARS-CoV-2 in late 2019. However, little is currently known about the biology of SARS-CoV-2. Here, using SARS-CoV-2 S protein pseudovirus system, we confirm that human angiotensin converting enzyme 2 (hACE2) is the receptor for SARS-CoV-2, find that SARS-CoV-2 enters 293/hACE2 cells mainly through endocytosis, that PIKfyve, TPC2, and cathepsin L are critical for entry, and that SARS-CoV-2 S protein is less stable than SARS-CoV S. Polyclonal anti-SARS S1 antibodies T62 inhibit entry of SARS-CoV S but not SARS-CoV-2 S pseudovirions. Further studies using recovered SARS and COVID-19 patients’ sera show limited cross-neutralization, suggesting that recovery from one infection might not protect against the other. Our results present potential targets for development of drugs and vaccines for SARS-CoV-2.

The pandemic of COVID-19 has posed an unprecedented threat to global public health. However, the interplay between the viral pathogen of COVID-19, SARS-CoV-2, and host innate immunity is poorly understood. Here we show that SARS-CoV-2 induces overt but delayed type-I interferon (IFN) responses. By screening 23 viral proteins, we find that SARS-CoV-2 NSP1, NSP3, NSP12, NSP13, NSP14, ORF3, ORF6 and M protein inhibit Sendai virus-induced IFN-β promoter activation, whereas NSP2 and S protein exert opposite effects. Further analyses suggest that ORF6 inhibits both type I IFN production and downstream signaling, and that the C-terminus region of ORF6 is critical for its antagonistic effect. Finally, we find that IFN-β treatment effectively blocks SARS-CoV-2 replication. In summary, our study shows that SARS-CoV-2 perturbs host innate immune response via both its structural and nonstructural proteins, and thus provides insights into the pathogenesis of SARS-CoV-2.

Enterovirus 71 (EV71) is the major causative pathogen of hand, foot, and mouth disease (HFMD). Its pathogenicity is not fully understood, but innate immune evasion is likely a key factor. Strategies to circumvent the initiation and effector phases of anti-viral innate immunity are well known; less well known is whether EV71 evades the signal transduction phase regulated by a sophisticated interplay of cellular and viral proteins. Here, we show that EV71 inhibits anti-viral type I interferon (IFN) responses by targeting the mitochondrial anti-viral signaling (MAVS) protein—a unique adaptor molecule activated upon retinoic acid induced gene-I (RIG-I) and melanoma differentiation associated gene (MDA-5) viral recognition receptor signaling—upstream of type I interferon production. MAVS was cleaved and released from mitochondria during EV71 infection. An in vitro cleavage assay demonstrated that the viral 2A protease (2Apro), but not the mutant 2Apro (2Apro-110) containing an inactivated catalytic site, cleaved MAVS. The Protease-Glo assay revealed that MAVS was cleaved at 3 residues between the proline-rich and transmembrane domains, and the resulting fragmentation effectively inactivated downstream signaling. In addition to MAVS cleavage, we found that EV71 infection also induced morphologic and functional changes to the mitochondria. The EV71 structural protein VP1 was detected on purified mitochondria, suggesting not only a novel role for mitochondria in the EV71 replication cycle but also an explanation of how EV71-derived 2Apro could approach MAVS. Taken together, our findings reveal a novel strategy employed by EV71 to escape host anti-viral innate immunity that complements the known EV71-mediated immune-evasion mechanisms.

Abstract Bats are a major “viral reservoir” in nature and there is a great interest in not only the cell biology of their innate and adaptive immune systems, but also in the expression patterns of receptors used for cellular entry by viruses with potential cross-species transmission. To address this and other questions, we created a single-cell transcriptomic atlas of the Chinese horseshoe bat ( Rhinolophus sinicus ) which comprises 82,924 cells from 19 organs and tissues. This atlas provides a molecular characterization of numerous cell types from a variety of anatomical sites, and we used it to identify clusters of transcription features that define cell types across all of the surveyed organs. Analysis of viral entry receptor genes for known zoonotic viruses showed cell distribution patterns similar to that of humans, with higher expression levels in bat intestine epithelial cells. In terms of the immune system, CD8+ T cells are in high proportion with tissue-resident memory T cells, and long-lived effector memory nature killer (NK) T-like cells ( KLRG1 , GZMA and ITGA4 genes) are broadly distributed across the organs. Isolated lung primary bat pulmonary fibroblast (BPF) cells were used to evaluate innate immunity, and they showed a weak response to interferon β and tumor necrosis factor-α compared to their human counterparts, consistent with our transcriptional analysis. This compendium of transcriptome data provides a molecular foundation for understanding the cell identities, functions and cellular receptor characteristics for viral reservoirs and zoonotic transmission.

Abstract COVID-19 pandemic has infected millions of people with mortality exceeding 300,000. There is an urgent need to find therapeutic agents that can help clear the virus to prevent the severe disease and death. Identifying effective and safer drugs can provide with more options to treat the COVID-19 infections either alone or in combination. Here we performed a high throughput screen of approximately 1700 US FDA approved compounds to identify novel therapeutic agents that can effectively inhibit replication of coronaviruses including SARS-CoV-2. Our two-step screen first used a human coronavirus strain OC43 to identify compounds with anti-coronaviral activities. The effective compounds were then screened for their effectiveness in inhibiting SARS-CoV-2. These screens have identified 24 anti-SARS-CoV-2 drugs including previously reported compounds such as hydroxychloroquine, amlodipine, arbidol hydrochloride, tilorone 2HCl, dronedarone hydrochloride, and merfloquine hydrochloride. Five of the newly identified drugs had a safety index (cytotoxic/effective concentration) of >600, indicating wide therapeutic window compared to hydroxychloroquine which had safety index of 22 in similar experiments. Mechanistically, five of the effective compounds were found to block SARS-CoV-2 S protein-mediated cell fusion. These FDA approved compounds can provide much needed therapeutic options that we urgently need in the midst of the pandemic.

The cocatalyst loading is of critical importance in efficient photocatalytic water splitting over perovskite oxynitrides. Perovskite CaTaO 2 N was synthesized for enhancing the photocatalytic hydrogen evolution via decoration of Pt cocatalyst...