Middle East Respiratory Syndrome coronavirus (MERS-CoV) is an emerging viral pathogen that causes severe morbidity and mortality. Up to date, there is no approved or licensed vaccine or antiviral medicines can be used to treat MERS-CoV-infected patients. Here, we analyzed the antiviral activities of resveratrol, a natural compound found in grape seeds and skin and in red wine, against MERS-CoV infection.We performed MTT and neutral red uptake assays to assess the survival rates of MERS-infected Vero E6 cells. In addition, quantitative PCR, western blotting, and immunofluorescent assays determined the intracellular viral RNA and protein expression. For viral productivity, we utilized plaque assays to confirm the antiviral properties of resveratrol against MERS-CoV.Resveratrol significantly inhibited MERS-CoV infection and prolonged cellular survival after virus infection. We also found that the expression of nucleocapsid (N) protein essential for MERS-CoV replication was decreased after resveratrol treatment. Furthermore, resveratrol down-regulated the apoptosis induced by MERS-CoV in vitro. By consecutive administration of resveratrol, we were able to reduce the concentration of resveratrol while achieving inhibitory effectiveness against MERS-CoV.In this study, we first demonstrated that resveratrol is a potent anti-MERS agent in vitro. We perceive that resveratrol can be a potential antiviral agent against MERS-CoV infection in the near future.

Abstract Pseudoviruses are useful surrogates for highly pathogenic viruses because of their safety, genetic stability, and scalability for screening assays. Many different pseudovirus platforms exist, each with different advantages and limitations. Here we report our efforts to optimize and characterize an HIV-based lentiviral pseudovirus assay for screening neutralizing antibodies for SARS-CoV-2 using a stable 293T cell line expressing human angiotensin converting enzyme 2 (ACE2) and transmembrane serine protease 2 (TMPRSS2). We assessed different target cells, established conditions that generate readouts over at least a two-log range, and confirmed consistent neutralization titers over a range of pseudovirus input. Using reference sera and plasma panels, we evaluated assay precision and showed that our neutralization titers correlate well with results reported in other assays. Overall, our lentiviral assay is relatively simple, scalable, and suitable for a variety of SARS-CoV-2 entry and neutralization screening assays.

ABSTRACT Multiple vaccine candidates against SARS-CoV-2 based on viral spike protein are under development. However, there is limited information on the quality of antibody response generated following vaccination by these vaccine modalities. To better understand antibody response induced by spike protein-based vaccines, we immunized rabbits with various SARS-CoV-2 spike protein antigens: S-ectodomain (S1+S2) (aa 16-1213), which lacks the cytoplasmic and transmembrane domains (CT-TM), the S1 domain (aa 16-685), the receptor-binding domain (RBD) (aa 319-541), and the S2 domain (aa 686-1213 as control). Antibody response was analyzed by ELISA, Surface Plasmon Resonance (SPR) against different Spike proteins in native conformation, and a pseudovirion neutralization assay to measure the quality and function of the antibodies elicited by the different Spike antigens. All three antigens (S1+S2 ectodomain, S1 domain, and RBD) generated strong neutralizing antibodies against SARS-CoV-2. Vaccination induced antibody repertoire was analyzed by SARS-CoV-2 spike Genome Fragment Phage Display Libraries (SARS-CoV-2 GFPDL), which identified immunodominant epitopes in the S1, S1-RBD and S2 domains. Furthermore, these analyses demonstrated that surprisingly the RBD immunogen elicited a higher antibody titer with 5-fold higher affinity antibodies to native spike antigens compared with other spike antigens. These findings may help guide rational vaccine design and facilitate development and evaluation of effective therapeutics and vaccines against COVID-19 disease. One Sentence Summary SARS-CoV-2 Spike induced immune response

Epidemiological studies have revealed the emergence of multiple SARS-CoV-2 variants of concern (VOC), including the lineage B.1.1.7 that is rapidly replacing old variants. The B.1.1.7 variant has been linked to increased morbidity rates, transmissibility, and potentially mortality (1). To assess viral fitness in vivo and to address whether the B.1.1.7 variant is capable of immune escape, we conducted infection and re-infection studies in naïve and convalescent Syrian hamsters (>10 months old). Hamsters infected by either a B.1.1.7 variant or a B.1 (G614) variant exhibited comparable viral loads and pathology. Convalescent hamsters that were previously infected by the original D614 variant were protected from disease following B.1.1.7 challenge with no observable clinical signs or lung pathology. Altogether, our study did not find that the B.1.1.7 variant significantly differs from the B.1 variant in pathogenicity in hamsters and that natural infection-induced immunity confers protection against a secondary challenge by the B1.1.7 variant.

SUMMARY As part of the Synthetic Yeast 2.0 (Sc2.0) project, we designed and synthesized synthetic chromosome I. The total length of synI is ∼21.4% shorter than wild-type chromosome I, the smallest chromosome in Saccharomyces cerevisiae . SynI was designed for attachment to another synthetic chromosome due to concerns of potential instability and karyotype imbalance. We used a variation of a previously developed, robust CRISPR-Cas9 method to fuse chromosome I to other chromosome arms of varying length: chrIXR (84kb), chrIIIR (202kb) and chrIVR (1Mb). All fusion chromosome strains grew like wild-type so we decided to attach synI to synIII. Through the investigation of three-dimensional structures of fusion chromosome strains, unexpected loops and twisted structures were formed in chrIII-I and chrIX-III-I fusion chromosomes, which depend on silencing protein Sir3. These results suggest a previously unappreciated 3D interaction between HMR and the adjacent telomere. We used these fusion chromosomes to show that axial element Red1 binding in meiosis is not strictly chromosome size dependent even though Red1 binding is enriched on the three smallest chromosomes in wild-type yeast, and we discovered an unexpected role for centromeres in Red1 binding patterns.

ABSTRACT Hyperimmune immunoglobulin (hCoV-2IG) preparations generated from SARS-CoV-2 convalescent plasma (CP) are under evaluation in several clinical trials of hospitalized COVID-19 patients. Here we explored the antibody epitope repertoire, antibody binding and virus neutralizing capacity of six hCoV-2IG batches as well as nine convalescent plasma (CP) lots against SARS-CoV-2 and emerging variants of concern (VOC). The Gene-Fragment Phage display library spanning the SARS-CoV-2 spike demonstrated broad recognition of multiple antigenic sites spanning the entire spike including NTD, RBD, S1/S2 cleavage site, S2-fusion peptide and S2-heptad repeat regions. Antibody binding to the immunodominant epitopes was higher for hCoV-2IG than CP, with predominant binding to the fusion peptide. In the pseudovirus neutralization assay (PsVNA) and in the wild-type SARS-CoV-2 PRNT assay, hCoV-2IG lots showed higher titers against the WA-1 strain compared with CP. Neutralization of SARS-CoV-2 VOCs from around the globe were reduced to different levels by hCoV-2IG lots. The most significant loss of neutralizing activity was seen against the B.1.351 (9-fold) followed by P.1 (3.5-fold), with minimal loss of activity against the B.1.17 and B.1.429 (≤2-fold). Again, the CP showed more pronounced loss of cross-neutralization against the VOCs compared with hCoV-2IG. Significant reduction of hCoV-2IG binding was observed to the RBD-E484K followed by RBD-N501Y and minimal loss of binding to RBD-K417N compared with unmutated RBD. This study suggests that post-exposure treatment with hCoV-2IG is preferable to CP. In countries with co-circulating SARS-CoV-2 variants, identifying the infecting virus strain could inform optimal treatments, but would likely require administration of higher volumes or repeated infusions of hCOV-2IG or CP, in patients infected with the emerging SARS-CoV-2 variants.

Summary Biochemical and structural analyses suggest that SARS-CoV-2 is well-adapted to infecting human and the presence of four residues (PRRA) at the S1/S2 site within the Spike protein may lead to unexpected tissue or host tropism. Here we report that SARS-CoV-2 efficiently utilized ACE2 of 9 species except mouse to infect 293T cells. Similarly, pseudoviruses bearing spike protein derived from either the bat raTG13 or pangolin GX, two closely related animal coronaviruses, utilized ACE2 of a diverse range of animal species to gain entry. Removal of PRRA from SARS-CoV-2 Spike displayed distinct effects on pseudoviral entry into different cell types. Strikingly, insertion of PRRA into the raTG13 Spike selectively abrogated the usage of horseshoe bat and pangolin ACE2 but conferred usage of mouse ACE2 by the relevant pseudovirus to enter cells. Together, our findings identified a previously unrecognized effect of the PRRA insert on SARS-CoV-2 and raTG13 spike proteins.

Summary Despite being more transmissible, the severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) Omicron variant was found to cause milder diseases in laboratory animals, often accompanied by a lower viral load compared to previous variants of concern. This study revealed the structural basis for a robust interaction between the receptor binding domain of the Omicron spike protein and mouse ACE2. Pseudovirus bearing the Omicron spike protein efficiently utilized mouse ACE2 for entry. By comparing viral load and disease severity among laboratory mice infected by a natural Omicron variant or recombinant ancestral viruses bearing either the entire Omicron Spike or only the N501Y/Q493R mutations in its spike, we found that mutations outside the spike protein in the Omicron variant may be responsible for the observed lower viral load. Together, our results indicated that a post-entry block to the Omicron variant exists in laboratory mice.

ABSTRACT The development of antivirals against severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) has been hampered by the lack of efficient cell-based replication systems that are amenable to high-throughput screens in biosafety level 2 laboratories. Here we report that stable cell clones harboring autonomously replicating SARS-CoV-2 RNAs without S, M, E genes can be efficiently derived from the baby hamster kidney (BHK-21) cell line when a pair of mutations were introduced into the non-structural protein 1 (Nsp1) of SARS-CoV-2 to ameliorate cellular toxicity associated with virus replication. In a proof-of-concept experiment we screened a 273-compound library using replicon cells and identified three compounds as novel inhibitors of SARS-CoV-2 replication. Altogether, this work establishes a robust, cell-based system for genetic and functional analyses of SARS-CoV-2 replication and for the development of antiviral drugs. IMPORTANCE SARS-CoV-2 replicon systems that have been reported up to date were unsuccessful in deriving stable cell lines harboring non-cytopathic replicons. The transient expression of viral sgmRNA or a reporter gene makes it impractical for industry-scale screening of large compound libraries using these systems. Here, for the first time, we derived stable cell clones harboring the SARS-CoV-2 replicon. These clones may now be conveniently cultured in a standard BSL-2 laboratory for high throughput screen of compound libraries. This achievement represents a ground-breaking discovery that will greatly accelerate the pace of developing treatments for COVID-19.

Abstract The SARS-CoV-2 Omicron variants were first detected in November 2021, and several Omicron lineages (BA.1, BA.2, BA.3, BA.4, and BA.5) have since rapidly emerged. Studies characterizing the mechanisms of Omicron variant infection and sensitivity to neutralizing antibodies induced upon vaccination are ongoing by several groups. In the present study, we used pseudoviruses to show that the transmembrane serine protease 2 (TMPRSS2) enhances infection of BA.1, BA.1.1, BA.2, and BA.3 Omicron variants to lesser extent compared to ancestral D614G. We further show that Omicron variants have higher sensitivity to inhibition by soluble angiotensin converting enzyme 2 (ACE2) and the endosomal inhibitor chloroquine compared to D614G. The Omicron variants also more efficiently used ACE2 receptors from nine out of ten animal species tested, and unlike the D614G variant, used mouse ACE2 due to the Q493R and Q498R spike substitutions. Finally, neutralization of the Omicron variants by antibodies induced by three doses of Pfizer/BNT162b2 mRNA vaccine was 7-8-fold less potent than the D614G, and the Omicron variants still evade neutralization more efficiently.