Microbial superantigens (SAGs) have been implicated in the pathogenesis of human autoimmune diseases. Preferential expansion of the Vveta7 T cell receptor positive T cell subset in patients suffering from acute-onset type I diabetes has indicated the presence of a surface membrane-bound SAG. Here, we have isolated a novel mouse mammary tumor virus-related human endogenous retrovirus. We further show that the N-terminal moiety of the envelope gene encodes an MHC class II-dependent SAG. We propose that expression of this SAG, induced in extrapancreatic and professional antigen-presenting cells, leads to beta-cell destruction via the systemic activation of autoreactive T cells. The SAG encoded by this novel retrovirus thus constitutes a candidate autoimmune gene in type I diabetes.

Rapid rebound of plasma viremia in patients after interruption of long-term combination antiretroviral therapy (cART) suggests persistence of low-level replicating cells or rapid reactivation of latently infected cells. To further characterize rebounding virus, we performed extensive longitudinal clonal evolutionary studies of HIV env C2-V3-C3 regions and exploited the temporal relationships of rebounding plasma viruses with regard to pretreatment sequences in 20 chronically HIV-1-infected patients having undergone multiple 2-week structured treatment interruptions (STI). Rebounding virus during the short STI was homogeneous, suggesting mono- or oligoclonal origin during reactivation. No evidence for a temporal structure of rebounding virus in regard to pretreatment sequences was found. Furthermore, expansion of distinct lineages at different STI cycles emerged. Together, these findings imply stochastic reactivation of different clones from long-lived latently infected cells rather than expansion of viral populations replicating at low levels. After treatment was stopped, diversity increased steadily, but pretreatment diversity was, on average, achieved only >2.5 years after the start of STI when marked divergence from preexisting quasispecies also emerged. In summary, our results argue against persistence of ongoing low-level replication in patients on suppressive cART. Furthermore, a prolonged delay in restoration of pretreatment viral diversity after treatment interruption demonstrates a surprisingly sustained evolutionary bottleneck induced by punctuated antiretroviral therapy.

Epidemiological processes leave a fingerprint in the pattern of genetic structure of virus populations. Here, we provide a new method to infer epidemiological parameters directly from viral sequence data. The method is based on phylogenetic analysis using a birth-death model (BDM) rather than the commonly used coalescent as the model for the epidemiological transmission of the pathogen. Using the BDM has the advantage that transmission and death rates are estimated independently and therefore enables for the first time the estimation of the basic reproductive number of the pathogen using only sequence data, without further assumptions like the average duration of infection. We apply the method to genetic data of the HIV-1 epidemic in Switzerland.

Abstract XIST (X-inactive specific transcript) long noncoding RNA (lncRNA) is responsible for X chromosome inactivation (XCI) in placental mammals, yet it accumulates on both X chromosomes in human female preimplantation embryos without triggering X chromosome silencing. The XACT (X-active coating transcript) lncRNA coaccumulates with XIST on active X chromosomes and may antagonize XIST function. Here, we used human embryonic stem cells in a naive state of pluripotency to assess the function of XIST and XACT in shaping the X chromosome chromatin and transcriptional landscapes during preimplantation development. We show that XIST triggers the deposition of polycomb-mediated repressive histone modifications and dampens the transcription of most X-linked genes in a SPEN-dependent manner, while XACT deficiency does not significantly affect XIST activity or X-linked gene expression. Our study demonstrates that XIST is functional before XCI, confirms the existence of a transient process of X chromosome dosage compensation and reveals that XCI and dampening rely on the same set of factors.

Pathogen strains may differ in virulence because they attain different loads in their hosts, or because they induce different disease-causing mechanisms independent of their load. In evolutionary ecology, the latter is referred to as "per-parasite pathogenicity". Using viral load and CD4+ T cell measures from 2014 HIV-1 subtype B infected individuals enrolled in the Swiss HIV Cohort Study, we investigated if virulence - measured as the rate of decline of CD4+ T cells - and per-parasite pathogenicity are heritable from donor to recipient. We estimated heritability by donor-recipient regressions applied to 196 previously identified transmission pairs, and by phylogenetic mixed models applied to a phylogenetic tree inferred from HIV pol sequences. Regressing the CD4+ T cell declines and per-parasite pathogenicities of the transmission pairs did not yield heritability estimates significantly different from zero. With the phylogenetic mixed model, however, our best estimate for the heritability of the CD4+ T cell decline is 17% (5%-30%), and that of the per-parasite pathogenicity is 17% (4%-29%). Further, we confirm that the set-point viral load is heritable, and estimate a heritability of 29% (12%-46%). Interestingly, the pattern of evolution of all these traits differs significantly from neutrality, and is most consistent with stabilizing selection for the set-point viral load, and with directional selection for the CD4+ T cell decline and the per-parasite pathogenicity. Our analysis shows that the viral genotype affects virulence mainly by modulating the per-parasite pathogenicity, while the indirect effect via the set-point viral load is minor.

XIST long non-coding RNA is responsible for X chromosome inactivation (XCI) in placental mammals, yet it accumulates on both X chromosomes in human female pre-implantation embryos without triggering X chromosome silencing. The long non-coding RNA XACT co-accumulates with XIST on active Xs and may antagonize XIST function. Here we used human ES cells in a naive state of pluripotency to assess the function of XIST and XACT in shaping the X chromosome chromatin and transcriptional landscapes during pre-implantation development. We show that XIST triggers the deposition of polycomb-mediated repressive histone modifications and attenuates transcription of most X-linked genes in a SPEN-dependent manner, while XACT deficiency does not significantly affect XIST activity or X-linked gene expression. Our study demonstrates that XIST is functional prior to XCI, confirms the existence of a transient process of X chromosome dosage compensation, and reveals that X chromosome inactivation and dampening rely on the same set of factors.