We made the first ever successful effort in India to detect the genetic material of SARS-CoV-2 viruses to understand the capability and application of wastewater-based epidemiology (WBE) surveillance in India. Sampling was carried out on 8 and 27 May 2020 at the Old Pirana Waste Water Treatment Plant (WWTP) at Ahmedabad, Gujarat that receives effluent from Civil Hospital treating COVID-19 patients. All three, i.e. ORF1ab, N and S genes of SARS-CoV-2, were found in the influent with no genes detected in effluent collected on 8 and 27 May 2020. Increase in SARS-CoV-2 genetic loading in the wastewater between 8 and 27 May 2020 samples concurred with corresponding increase in the number of active COVID-19 patients in the city. The number of gene copies was comparable to that reported in untreated wastewaters of Australia, China and Turkey and lower than that of the USA, France and Spain. However, temporal changes in SARS-CoV-2 RNA concentrations need to be substantiated further from the perspectives of daily and short-term changes of SARS-CoV-2 in wastewater through long-term monitoring. The study results SARS-CoV-2 will assist concerned authorities and policymakers to formulate and/or upgrade COVID-19 surveillance to have a more explicit picture of the pandemic curve. While infectivity of SARS-CoV-2 through the excreted viral genetic material in the aquatic environment is still being debated, the presence and detection of genes in wastewater systems makes a strong case for the environmental surveillance of the COVID-19 pandemic.

Abstract Emerging variants of SARS-CoV-2 with better immune escape mechanisms and higher transmissibility remains a persistent threat across the globe. B.1.617.2 (Delta) variant was first emerged from Maharashtra, India in December, 2020. This variant is classified to be a major cause and concern of the second wave of COVID-19 in India. In the present study, we explored the genomic and structural basis of this variant through computational analysis, protein modelling and molecular dynamics (MD) simulations approach. B.1.617.2 variant carried E156G and Arg158, Phe-157/del mutations in NTD of spike protein. These mutations in N-terminal domain (NTD) of spike protein of B.1.617.2 variant revealed more rigidity and reduced flexibility compared to spike protein of Wuhan isolate. Further, docking and MD simulation study with 4A8 monoclonal antibody which was reported to bind NTD of spike protein suggested reduced binding of B.1.617.2 spike protein compared to that of spike protein of Wuhan isolate. The results of the present study demonstrate the possible case of immune escape and thereby fitness advantage of the new variant and further warrants demonstration through experimental evidence. Our study identified the probable mechanism through which B.1.617.2 variant is more pathogenically evolved with higher transmissibility as compared to the wild-type. Abstract Figure

Abstract Humanity has seen numerous pandemics during its course of evolution. The list includes many such as measles, Ebola, SARS, MERS, etc. Latest edition to this pandemic list is COVID-19, caused by the novel coronavirus, SARS-CoV-2. As of 4th July 2020, COVID-19 has affected over 10 million people from 170+ countries, and 5,28,364 deaths. Genomic technologies have enabled us to understand the genomic constitution of the pathogens, their virulence, evolution, rate of mutations, etc. To date, more than 60,000 virus genomes have been deposited in the public depositories like GISAID and NCBI. While we are writing this, India is the 3rd most-affected country with COVID-19 with 0.6 million cases, and >18000 deaths. Gujarat is the fourth highest affected state with 5.44 percent death rate compared to national average of 2.8 percent. Here, 361 SARS-CoV-2 genomes from across Gujarat have been sequenced and analyzed in order to understand its phylogenetic distribution and variants against global and national sequences. Further, variants were analyzed from diseased and recovered patients from Gujarat and the World to understand its role in pathogenesis. From missense mutations, found from Gujarat SARS-CoV-2 genomes, C28854T, deleterious mutation in nucleocapsid (N) gene was found to be significantly associated with mortality in patients. The other significant deleterious variant found in diseased patients from Gujarat and the world is G25563T, which is located in Orf3a and has a potential role in viral pathogenesis. SARS-CoV-2 genomes from Gujarat are forming distinct cluster under GH clade of GISAID.

Abstract Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus-2 (SARS-CoV-2), which was first reported in Wuhan, China in November 2019 has developed into a pandemic since March 2020, causing substantial human casualties and economic losses. Studies on SARS-CoV-2 are being carried out at an unprecedented rate to tackle this threat. Genomics studies, in particular, are indispensable to elucidate the dynamic nature of the RNA genome of SARS-CoV-2. RNA viruses are marked by their unique ability to undergo high rates of mutation in their genome, much more frequently than their hosts, which diversifies their strengths qualifying them to elude host immune response and amplify drug resistance. In this study, we sequenced and analyzed the genomic information of the SARS-CoV-2 isolates from two infected Indian patients and explored the possible implications of point mutations in its biology. In addition to multiple point mutations, we found a remarkable similarity between relatively common mutations of 36-nucleotide deletion in ORF8 of SARS-CoV-2. Our results corroborate with the earlier reported 29-nucleotide deletion in SARS, which was frequent during the early stage of human-to-human transmission. The results will be useful to understand the biology of SARS-CoV-2 and itsattenuation for vaccine development.

ABSTRACT Novel severe acute respiratory syndrome-coronavirus-2 (SARS-CoV-2) has claimed more than 1.5 million lives worldwide and counting. As per the GISAID database, the genomics of SARS-CoV2 is extensively studied with more than 500 genome submissions per day. Out of several hotspot mutations within the SARS-CoV-2 genome, researchers have focused a lot on missense variants but the least work is done on the UTRs. One of the most frequent 5’ UTR variants in the SARS-CoV-2 genome is the C241T with a global frequency of more than 0.9. In the present study, the effect of the C241T mutation has been studied with respect to change in RNA structure and its interaction with the host replication factors MADP1 Zinc finger CCHC-type and RNA-binding motif 1 (hnRNP1). The results obtained from molecular docking and molecular dynamics simulation indicated weaker interaction of C241T mutant stem loops with host transcription factor MADP1 indicating reduced replication efficiency. The results are also correlated with increased recovery rates and decreased death rates of global SARS-CoV-2 cases.

Abstract In India, the breakthrough infections during second wave of COVID-19 pandemic was due to SARS-COV-2 delta variant (B.1.617.2). It was reported that majority of the infections were caused by the delta variant and only 9.8% percent cases required hospitalization whereas, only 0.4% fatality was observed. Sudden dropdown in COVID-19 infections was observed within a short timeframe, suggesting better host adaptation with evolved delta variant. Down regulation of host immune response against SARS-CoV-2 by ORF8 induced MHC-I degradation has been reported earlier. The Delta variant carried mutations (deletion) at Asp119 and Phe120 amino acids which are critical for ORF8 dimerization. The deletions of amino acids Asp119 and Phe120 in ORF8 of delta variant results in structural instability of ORF8 dimer caused by disruption of hydrogen bonding and salt bridges as revealed by structural analysis and MD simulation studies of ORF8 dimer. Further, flexible docking of wild type and mutant ORF8 dimer revealed reduced interaction of mutant ORF8 dimer with MHC-I as compared to wild type ORF8 dimer with MHC-1, thus implicating its possible role in MHC-I expression and host immune response against SARS-CoV-2. We thus propose that mutant ORF8 may not hindering the MHC-I expression thereby resulting in better immune response against SARS-CoV-2 delta variant, which partly explains the sudden drop of SARS-CoV-2 infection rate in the second wave of SARS-CoV-2 predominated by delta variant in India Graphical Abstract

Abstract Background The herbal products market is expanding and creating a bottleneck for raw materials. Hence, economically motivated adulteration has a high prevalence. DNA barcoding and species-specific PCR assays are now revolutionising the molecular identification of herbal products and are included in a number of pharmacopoeias for the identification of raw materials. High-throughput sequencing with barcoding advances toward metabarcoding, which enables the identification of unintentionally or intentionally unlabelled plant material present in herbal products. Brahmi is one of the most commercially significant and nootropic botanicals, with great controversy over the terms “Brahmi” being used to describe both Bacopa monneri (BM) and Centella asiatica (CA) species. Purpose This study evaluates DNA-based methods for Brahmi herbal products with the traditional HPLC-based analytical approach in order to assess their effectiveness. Methods We employed a species-specific PCR assay, DNA metabarcoding using rbcL minibarcode, and HPLC to detect the presence of the Brahmi (either BM or CA) in eighteen market samples. All the methods have been validated using in-house blended formulations. Results Comprehensive analysis of all three methods revealed the presence of 22.2%, 55.6%, and 50.0% of Brahmi by PCR assay, DNA metabarcoding, and HPLC, respectively, in Brahmi market formulations, whereas blended formulations only exhibited targeted plant species with all three methods. Conclusion Species-specific PCR can be used as a cost-effective and rapid method to detect the presence of the Brahmi, while in high-throughput methods, DNA metabarcoding can be used to detect the presence of widespread adulterated botanicals, and further, bioactive compounds could be detected by HPLC. These results emphasise the need for quality control of the marketed Brahmi herbal products as well as the implementation of all methodologies in accordance with fit for purpose.

ABSTRACT Taverniera cuneifolia has been described as a potent substitute of Licorice in India. It has been used as an expectorant, anti-inflammatory, anti-ulcer, wound healing, blood purifier etc. Glycyrrhizin is one of the most useful bioactive sesquiterpenoid present in this plant. The present study aim to carry out transcriptome analysis in root tissue of Taverniera cuneifolia to identify specific functional genes involved in the biosynthesis of secondary metabolites. The root transcriptome sequencing of Taverniera cuneifolia resulted in a total of ~7.29 Gb of raw data and generated 55,991,233 raw reads. The high quality reads were de novo assembled by Trinity assembler followed through CD-HIT resulted into 35,590 “Unigene” transcripts with an average size of 419 bp. The unigenes were analyzed using BLAST2GO resulted in 27,884 (78.35%) transcript with blast hits, 22,510 (63.25%) transcript with mapping and 21,066 (59.19%) transcript with annotation. Functional annotation was carried out using NCBI’s non-redundant and Uniprot databases resulted in the identification of 21,066 (59.19%) annotated transcripts and GO assigned to 24751 (69.54%) transcripts. The gene ontology result shows maximum sequences match with Biological Processes (48%), Molecular Function (27%) and Cellular components (23%). A total of 289 metabolic enriched pathways were identified, which included pathways like Sesquiterpenoid and triterpenoid pathway which were involved in synthesis of secondary metabolite Glycyrrhizin biosynthesis. The enzymes, squalene monooxygenase, farnesyl-diphosphate farnesyltransferase, beta amyrin synthase, beta-amyrin 24-hydroxylase, were identified by functional annotation of transcriptome data. There were several other pathways like terpenoid backbone biosynthesis, steroid biosynthesis, Carotenoid biosynthesis, Flavonoids biosynthesis etc. which have been reported first time from this plant. Transcription factors were predicted by comparison with Plant Transcription Factor Database, and 1557 trancripts belonging to 85 trancription factor families were identified. This transcriptome analysis provided an important resource for future genomic studies in Taverniera cuneifolia , therefore representing basis in further investigation of the plant. Significance Licorice ( Glycyrrhiza glabra roots) is used as traditional Chinese herbal medicines in majority of formulations. Licorice is also used in Industries like food, herbal and cosmetics etc. due to its high demand in the market it is imported from foreign countries and is not available locally of superior quality (Liu et al., 2015). In India, Taverniera cuneifolia has been described as a potent substitute of Licorice, it has been quoted in ancient books like Charak Samhita during the Nigandu period (Kamboj, 2000) and Barda dungar ni Vanaspati ane upyog (Thaker 1910). It has been used as an expectorant, anti-inflammatory, anti-ulcer, wound healing, blood purifier etc. Transcriptomic studies will assist in understanding the basic molecular structure, function and organization of information within the genome of Taverniera cuniefolia. This study will help us to identify the key metabolites their expressions and genes responsible for their production.

Abstract Streptokinase is an enzyme that can break down the blood clots in some cases of myocardial infarction (Heart attack), pulmonary embolism, and arterial thromboembolism. Demand for streptokinase is high globally than the production due to increased incidences of various heart conditions. The main source of streptokinase is from various strains of Streptococcus . Expression of streptokinase in native strain Streptococcus equisimilis is limited due to the SagD inhibitor gene for production of streptokinase that needs to be knocked out in order to increase it expression. However, FasX is a small RNA (sRNA) present in group A Streptococcus species which is responsible for post-transcriptional regulation of streptokinase ( ska ) gene by binding at the 5’ end of ska mRNA. S. equisimilis is a β -hemolysin producing streptococcus bacterium (group C) containing the orthologue of FasX and natively expresses a clinically important thrombolytic streptokinase. In order to improve the stability of mRNA and increasing the expression of streptokinase which is inhibited by SagD . We used CRISPR-Cas9 to successfully knock-out of SagD gene and observed a 13.58-fold relative quantification of streptokinase expression in the mutant strain as compared to wild type. We have also demonstrated the successful target gene knockout using CRISPR-Cas9 in S. equisimilis that engineered strain can be used further for overexpression of streptokinase for therapeutic applications. Graphical Abstract

ABSTRACT Lumpy skin disease virus (LSDV) belongs to the genus Capripox virus and family Poxviridae . LSDV was endemic in most of Africa, Middle east and Turkey, but since 2015, several outbreaks have been reported in Asian countries. In this study we used Whole Genome Sequence (WGS) approach to investigate the origin of the outbreak and understand the genomic landscape of the virus. Our study showed that the LSDV strain of 2022 outbreak exhibited many genetic variations, compared to the Reference Neethling strain sequence and the previous field strains from India. A total of 1819 variations were found in 22 genome sequences, which includes 399 extragenic mutations, 153 insertion frameshift mutations, 234 deletion frameshift mutations, 271 Single nucleotide polymorphisms (SNPs) and 762 silent SNPs. 38 genes have more than 2 variations per gene and these genes belong to viral-core protein, viral binding proteins, replication and RNA polymerase proteins. We highlight the importance of several SNPs in various genes which may play an essential role in pathogenesis of LSDV. Phylogenetic analysis performed on all whole genome sequences of LSDV showed two types of variants in India. One group of the variant with fewer mutations was found to lie closer to the LSDV 2019 strain from Ranchi while the other group clustered with previous Russian outbreaks from 2015. Our study highlights the importance of genomic characterization of viral outbreaks to not only monitor the frequency of mutations but also address its role in pathogenesis of LSDV as the outbreak continues.