Pro-inflammatory immune responses are necessary for effective pathogen clearance, but cause severe tissue damage if not shut down in a timely manner 1,2 . Excessive complement and IFN-γ-associated responses are known drivers of immunopathogenesis 3 and are among the most highly induced immune programs in hyper-inflammatory SARS-CoV2 lung infection 4 . The molecular mechanisms that govern orderly shutdown and retraction of these responses remain poorly understood. Here, we show that complement triggers contraction of IFN-γ producing CD4 + T helper (Th) 1 cell responses by inducing expression of the vitamin D (VitD) receptor (VDR) and CYP27B1, the enzyme that activates VitD, permitting T cells to both activate and respond to VitD. VitD then initiates the transition from pro-inflammatory IFN-γ + Th1 cells to suppressive IL-10 + Th1 cells. This process is primed by dynamic changes in the epigenetic landscape of CD4 + T cells, generating superenhancers and recruiting c-JUN and BACH2, a key immunoregulatory transcription factor 5–7 . Accordingly, cells in psoriatic skin treated with VitD increased BACH2 expression, and BACH2 haplo-insufficient CD4 + T cells were defective in IL-10 production. As proof-of-concept, we show that CD4 + T cells in the bronchoalveolar lavage fluid (BALF) of patients with COVID-19 are Th1-skewed and that VDR is among the top regulators of genes induced by SARS-CoV2. Importantly, genes normally down-regulated by VitD were de-repressed in CD4 + BALF T cells of COVID-19, indicating that the VitD-driven shutdown program is impaired in this setting. The active metabolite of VitD, alfacalcidol, and cortico-steroids were among the top predicted pharmaceuticals that could normalize SARS-CoV2 induced genes. These data indicate that adjunct therapy with VitD in the context of other immunomodulatory drugs may be a beneficial strategy to dampen hyperinflammation in severe COVID-19.

Abstract Pathogenic mechanisms underlying severe SARS-CoV2 infection remain largely unelucidated. High throughput sequencing technologies that capture genome and transcriptome information are key approaches to gain detailed mechanistic insights from infected cells. These techniques readily detect both pathogen and host-derived sequences, providing a means of studying host-pathogen interactions. Recent studies have reported the presence of host-virus chimeric (HVC) RNA in RNA-seq data from SARS-CoV2 infected cells and interpreted these findings as evidence of viral integration in the human genome as a potential pathogenic mechanism. Since SARS-CoV2 is a positive sense RNA virus that replicates in the cytoplasm it does not have a nuclear phase in its life cycle, it is biologically unlikely to be in a location where splicing events could result in genome integration. Here, we investigated the biological authenticity of HVC events. In contrast to true biological events such as mRNA splicing and genome rearrangement events, which generate reproducible chimeric sequencing fragments across different biological isolates, we found that HVC events across >100 RNA-seq libraries from patients with COVID-19 and infected cell lines, were highly irreproducible. RNA-seq library preparation is inherently error-prone due to random template switching during reverse transcription of RNA to cDNA. By counting chimeric events observed when constructing an RNA-seq library from human RNA and spike-in RNA from an unrelated species, such as fruit-fly, we estimated that ~1% of RNA-seq reads are artifactually chimeric. In SARS-CoV2 RNA-seq we found that the frequency of HVC events was, in fact, not greater than this background “noise”. Finally, we developed a novel experimental approach to enrich SARS-CoV2 sequences from bulk RNA of infected cells. This method enriched viral sequences but did not enrich for HVC events, suggesting that the majority of HVC events are, in all likelihood, artifacts of library construction. In conclusion, our findings indicate that HVC events observed in RNA-sequencing libraries from SARS-CoV2 infected cells are extremely rare and are likely artifacts arising from either random template switching of reverse-transcriptase and/or sequence alignment errors. Therefore, the observed HVC events do not support SARS-CoV2 fusion to cellular genes and/or integration into human genomes.

Abstract We probed the lifecycle of EBV on a cell-by-cell basis using single cell RNA sequencing (scRNA-seq) data from nine publicly available lymphoblastoid cell lines (LCL). While the majority of LCLs comprised cells containing EBV in the latent phase, two other clusters of cells were clearly evident and were distinguished by distinct expression of host and viral genes. Notably, both were high expressors of EBV LMP1 / BNLF2 and BZLF1 compared to another cluster that expressed neither gene. The two novel clusters differed from each other in their expression of EBV lytic genes, including glycoprotein gene GP350 . The first cluster, comprising GP350 − LMP1 hi cells, expressed high levels of HIF1A and was transcriptionally regulated by HIF1-α. Treatment of LCLs with Pevonedistat, a drug that enhances HIF1-α signaling, markedly induced this cluster. The second cluster, containing GP350 + LMP1 hi cells, expressed EBV lytic genes. Host genes that are controlled by super-enhancers (SEs), such as transcription factors MYC and IRF4 , had the lowest expression in this cluster. Functionally, the expression of genes regulated by MYC and IRF4 in GP350 + LMP1 hi cells were lower compared to other cells. Indeed, induction of EBV lytic reactivation in EBV + AKATA reduced the expression of these SE-regulated genes. Furthermore, CRISPR-mediated perturbation of the MYC or IRF4 SEs in LCLs induced the lytic EBV gene expression, suggesting that host SEs and/or SE target genes are required for maintenance of EBV latency. Collectively, our study revealed EBV associated heterogeneity among LCLs that may have functional consequence on host and viral biology. Importance Epstein-Barr virus (EBV) establishes a life-long latency program within host cells. As such, EBV immortalized lymphoblastoid cells (LCLs) often carry the latent EBV genome and only a small percentage of LCLs containing lytic EBV. However, the cellular programs that distinguish latent from lytic cells and the heterogeneity of cells in latent or lytic phases remains poorly explored. To explore these unknowns, we reanalyzed publicly available single cell RNA-seq data from nine LCLs. This approach permitted the simultaneous study of cells in both latent and lytic phases. We identified three cell populations with distinct lytic/latent activity and further characterized the transcriptomes of these cells. We also identified a new role of super-enhancers in regulating EBV lytic replication. Collectively, our studies revealed EBV associated heterogeneity among LCLs that contribute to EBV life cycle and biology.

Cytokine-induced signaling pathways are tightly regulated and self-limiting, as their dysregulation causes immune disorders and cancer. The precise mechanisms that fine-tune these responses are incompletely understood. We show that the E3 ubiquitin ligase RNF144A is an IL-2/STAT5-induced gene in T cells and critically orchestrates the hierarchy of IL-2R signaling to promote STAT5 activation and limit RAF-ERK-MAPK output from the IL-2R. Mechanistically, RNF144A increased the interaction between IL-2Rβ and STAT5 and polyubiquitinated RAF1, enhancing its proteasomal degradation and preventing the formation of the potent RAF1/BRAF kinase complex. CD8+ T cells from Rnf144a-/- mice had impaired IL-2-induction of effector genes, including Tnf and granzymes, and these mice demonstrated increased susceptibility to influenza. Reduced RNF144A expression was associated with more severe influenza in humans and its expression in patients was a biomarker distinguishing moderate from severe disease. These studies reveal a vital physiological role for RNF144A in maintaining the fidelity of IL-2R signaling in CTLs to prevent severe inflammation in response to infection.

In advanced hepatocellular carcinoma (HCC), RNA helicase DDX5 regulates the Wnt/β-catenin-ferroptosis axis, influencing the efficacy of the multi-tyrosine kinase inhibitor (mTKI) sorafenib. DDX5 inhibits Wnt/β-catenin signaling, preventing sorafenib-induced ferroptosis escape. Sorafenib/mTKIs reduce DDX5 expression, correlating with poor patient survival post-sorafenib treatment. Notably, DDX5-knockout in HCC cells activates Wnt/β-catenin signaling persistently. Herein, we investigate the mechanistic impact of Wnt/β-catenin activation resulting from DDX5 downregulation in the progression and treatment of HCC. RNAseq analyses identified shared genes repressed by DDX5 and upregulated by sorafenib, including Wnt signaling genes, NF-κB-inducing kinase (NIK) essential for non-canonical NF-κB (p52/RelB) activation, and cytoprotective transcription factor NRF2. We demonstrate, Wnt/β-catenin activation induced NIK transcription, leading to non-canonical NF-κB activation, which subsequently mediated NRF2 transcription. Additionally, DDX5 deficiency extended NRF2 protein half-life by inactivating KEAP1 through p62/SQSTM1 stabilization. In a preclinical HCC mouse model, NRF2 knockdown or DDX5 overexpression restricted tumor growth upon sorafenib treatment, via induction of ferroptosis. Importantly, DDX5-knockout HCC cells exhibited elevated expression of Wnt signaling genes, NIK, p52/RelB, and NRF2-regulated genes, regardless of sorafenib treatment. Transcriptomic analyses of HCCs from TCGA and the Stelic Animal Model (STAM) of non-alcoholic steatohepatitis revealed elevated expression of these interconnected pathways in the context of DDX5 downregulation. In conclusion, DDX5 deficiency triggers Wnt/β-catenin signaling, promoting p52/RelB and NRF2 activation, thereby enabling ferroptosis evasion upon sorafenib treatment. Similarly, independent of sorafenib, DDX5 deficiency in liver tumors enhances activation and gene expression of these interconnected pathways, underscoring the clinical relevance of DDX5 deficiency in HCC progression and therapeutic response.