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 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 With the widespread adoption of barcoding and next-generation sequencing, metabarcoding is emerging as a potential tool for detecting labelled and unlabelled plant species in herbal products. In this study, newly designed rbcL and ITS2 metabarcode primers were validated for metabarcoding using in-house mock controls of medicinal plant gDNA pools and biomass pools. The applicability of the multi-barcode sequencing approach was evaluated on 17 single drugs and 15 polyherbal formulations procured from the Indian market. The rbcL metabarcode demonstrated detection efficiencies of 86.7% and 71.7% in gDNA plant pools and biomass mock controls, respectively, while the ITS2 metabarcode demonstrated 82.2% and 69.4%. In the gDNA plant pool and biomass pool mock controls, the cumulative detection efficiency increased by 100% and 90%, respectively. A total of 79% cumulative detection efficiency of both metabarcodes was observed in single drugs, while 76.3% was observed in polyherbal formulations. An average fidelity of 83.6% was observed for targeted plant species present within mock controls as well as in herbal formulations. Our results demonstrated the applicability of multilocus strategies in metabarcoding as a potential tool for detecting labelled and unlabelled plant species in herbal formulations.

Abstract Escalating proportions of industrially contaminated sites are one of the major catastrophes faced at the present time due to the industrial revolution. In the outlook of the obstacles associated with culturing the microbes, the direct metagenomic analysis of various complex niches is rapidly gaining attention. In this study, metagenomic approach using next generation sequencing technologies was applied to exemplify the taxonomic abundance and metabolic potential of the microbial community residing in Amlakhadi canal, Ankleshwar at two different seasons. All the metagenomes revealed a predominance of Proteobacteria phylum. However, difference was observed within class level where Gammaproteobacteria was relatively high in polluted metagenome in Summer while in Monsoon the abundance shifted to Betaproteobacteria. Similarly, significant statistical differences were obtained while comparing the genera amongst contaminated sites where Serratia, Achromobacter, Stenotrophomonas and Pseudomonas were abundant at one season and the dominance changed to Thiobacillus, Thauera, Acidovorax, Nitrosomonas, Sulfuricurvum, Novosphingobium, Hyphomonas and Geobacter at the next season. Further upon functional characterization, the microbiomes demonstrated diverse survival mechanisms adapted by the inherent microbial community such as degradation of aromatic compounds, heavy metal resistance, oxidative stress responses and multidrug resistance efflux pumps. The results have important implications in understanding and predicting the impacts of human-induced activities on microbial communities inhabiting natural niche and their responses in coping with the fluctuating pollution load.