Abstract The burgeoning epidemic caused by novel coronavirus 2019 (2019-nCoV) is currently a global concern. Angiotensin-converting enzyme-2 (ACE2) is a receptor of 2019-nCoV spike 1 protein (S1) and mediates viral entry into host cells. Despite the abundance of ACE2 in small intestine, few digestive symptoms are observed in patients infected by 2019-nCoV. Herein, we investigated the interactions between ACE2 and human defensins (HDs) specifically secreted by intestinal Paneth cells. The lectin-like HD5, rather than HD6, bound ACE2 with a high affinity of 39.3 nM and weakened the subsequent recruitment of 2019-nCoV S1. The cloak of HD5 on the ligand-binding domain of ACE2 was confirmed by molecular dynamic simulation. A remarkable dose-dependent preventive effect of HD5 on 2019-nCoV S1 binding to intestinal epithelial cells was further evidenced by in vitro experiments. Our findings unmasked the innate defense function of lectin-like intestinal defensin against 2019-nCoV, which may provide new insights into the prevention and treatment of 2019-nCoV infection.

Abstract Antimicrobial peptides (AMPs) are attractive candidates to combat antibiotic resistance for their capability to target bio-membranes and restrict a wide range of pathogens. It is a daunting challenge to discover novel AMPs due to their sparse distributions in a vast peptide universe, especially for peptides that demonstrate potencies for both bacterial membranes and viral envelopes. Here we establish a de novo AMP design framework by bridging a deep generative module and a graph-encoding activity regressor. The generative module learns hidden ‘grammars’ of AMP features and produces candidates sequentially pass antimicrobial predictor and antiviral classifiers. We discover three bifunctional AMPs and experimentally validated their abilities to inhibit a spectrum of pathogens in vitro and in animal models. Notably, P076 is a highly potent bactericide with the minimal inhibitory concentration of 0.21 μM against multidrug-resistant A. baumannii , while P002 broadly inhibits five enveloped viruses. Our study provides feasible means to uncover sequences that simultaneously encode antimicrobial and antiviral activities, thus bolstering the function spectra of AMPs to combat a wide range of drug-resistant infections.