The serum level of RBD-binding antibodies correlates with SARS-CoV-2 neutralization and can be used for population-level surveillance.

Summary Coronaviruses are adept at evading host antiviral pathways induced by viral double-stranded RNA, including interferon (IFN) signaling, oligoadenylate synthetase–ribonuclease L (OAS-RNase L), and protein kinase R (PKR). While dysregulated or inadequate IFN responses have been associated with severe coronavirus infection, the extent to which the recently emerged SARS-CoV-2 activates or antagonizes these pathways is relatively unknown. We found that SARS-CoV-2 infects patient-derived nasal epithelial cells, present at the initial site of infection, induced pluripotent stem cell-derived alveolar type 2 cells (iAT2), the major cell type infected in the lung, and cardiomyocytes (iCM), consistent with cardiovascular consequences of COVID-19 disease. Robust activation of IFN or OAS-RNase L is not observed in these cell types, while PKR activation is evident in iAT2 and iCM. In SARS-CoV-2 infected Calu-3 and A549 ACE2 lung-derived cell lines, IFN induction remains relatively weak; however activation of OAS-RNase L and PKR is observed. This is in contrast to MERS-CoV, which effectively inhibits IFN signaling as well as OAS-RNase L and PKR pathways, but similar to mutant MERS-CoV lacking innate immune antagonists. Remarkably, both OAS-RNase L and PKR are activated in MAVS knockout A549 ACE2 cells, demonstrating that SARS-CoV-2 can induce these host antiviral pathways despite minimal IFN production. Moreover, increased replication and cytopathic effect in RNASEL knockout A549 ACE2 cells implicates OAS-RNase L in restricting SARS-CoV-2. Finally, while SARS-CoV-2 fails to antagonize these host defense pathways, which contrasts with other coronaviruses, the IFN signaling response is generally weak. These host-virus interactions may contribute to the unique pathogenesis of SARS-CoV-2. Significance SARS-CoV-2 emergence in late 2019 led to the COVID-19 pandemic that has had devastating effects on human health and the economy. Early innate immune responses are essential for protection against virus invasion. While inadequate innate immune responses are associated with severe COVID-19 diseases, understanding of the interaction of SARS-CoV-2 with host antiviral pathways is minimal. We have characterized the innate immune response to SARS-CoV-2 infections in relevant respiratory tract derived cells and cardiomyocytes and found that SARS-CoV-2 activates two antiviral pathways, oligoadenylate synthetase–ribonuclease L (OAS-RNase L), and protein kinase R (PKR), while inducing minimal levels of interferon. This in contrast to MERS-CoV which inhibits all three pathways. Activation of these pathways may contribute to the distinctive pathogenesis of SARS-CoV-2.

ABSTRACT In the United States (US), biosafety and biosecurity oversight of research on viruses is being reappraised. Safety in virology research is paramount and oversight frameworks should be reviewed periodically. Changes should be made with care, however, to avoid impeding science that is essential for rapidly reducing and responding to pandemic threats as well as addressing more common challenges caused by infectious diseases. Decades of research uniquely positioned the US to be able to respond to the COVID-19 crisis with astounding speed, delivering life-saving vaccines within a year of identifying the virus. We should embolden and empower this strength, which is a vital part of protecting the health, economy, and security of US citizens. Herein, we offer our perspectives on priorities for revised rules governing virology research in the US.

Abstract SARS-CoV-2 emerged in China at the end of 2019 and caused the global pandemic of COVID-19, a disease with high morbidity and mortality. While our understanding of this new virus is rapidly increasing, gaps remain in our understanding of how SARS-CoV-2 can effectively suppress host cell antiviral responses. Recent work on other viruses has demonstrated a novel mechanism through which viral proteins can mimic critical regions of human histone proteins. Histone proteins are responsible for governing genome accessibility and their precise regulation is critical for a cell’s ability to control transcription and respond to viral threats. Here, we show that the protein encoded by ORF8 (Orf8) in SARS-CoV-2 functions as a histone mimic of the ARKS motif in histone 3. Orf8 is associated with chromatin, binds to numerous histone-associated proteins, and is itself acetylated within the histone mimic site. Orf8 expression in cells disrupts multiple critical histone post-translational modifications (PTMs) including H3K9ac, H3K9me3, and H3K27me3 and promotes chromatin compaction while Orf8 lacking the histone mimic motif does not. Further, SARS-CoV-2 infection in human cell lines and postmortem patient lung tissue cause these same disruptions to chromatin. However, deletion of the Orf8 gene from SARS-CoV-2 largely blocks its ability to disrupt host-cell chromatin indicating that Orf8 is responsible for these effects. Finally, deletion of the ORF8 gene affects the host-cell transcriptional response to SARS-CoV-2 infection in multiple cell types and decreases the replication of SARS-CoV-2 in human induced pluripotent stem cell-derived lung alveolar type 2 (iAT2) pulmonary cells. These findings demonstrate a novel function for the poorly understood ORF8-encoded protein and a mechanism through which SARS-CoV-2 disrupts host cell epigenetic regulation. Finally, this work provides a molecular basis for the finding that SARS-CoV-2 lacking ORF8 is associated with decreased severity of COVID-19.

The widespread Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) is caused by infection with the novel coronavirus SARS-CoV-2. Currently, we have a limited toolset available for visualizing SARS-CoV-2 in cells and tissues, particularly in tissues from patients who died from COVID-19. Generally, single-molecule RNA FISH techniques have shown mixed results in formalin fixed paraffin embedded tissues such as those preserved from human autopsies. Here, we present a platform for preparing autopsy tissue for visualizing SARS-CoV-2 RNA using RNA FISH with amplification by hybridization chain reaction (HCR). We developed probe sets that target different regions of SARS-CoV-2 (including ORF1a and N) as well as probe sets that specifically target SARS-CoV-2 subgenomic mRNAs. We validated these probe sets in cell culture and tissues (lung, lymph node, and placenta) from infected patients. Using this technology, we observe distinct subcellular localization patterns of the ORF1a and N regions, with the ORF1a concentrated around the nucleus and the N showing a diffuse distribution across the cytoplasm. In human lung tissue, we performed multiplexed RNA FISH HCR for SARS-CoV-2 and cell-type specific marker genes. We found viral RNA in cells containing the alveolar type 2 (AT2) cell marker gene (

ABSTRACT Iminosugar glucosidase inhibitors prevent the folding of a range of viral N-linked glycoproteins, ranging from hepatitis B to Ebola. We recently showed they inhibit folding and function of the ACE2 protein, which is the receptor for SARS-CoV-2, and they have also inhibited the SARS Spike polypeptides. Here we report that the imino sugar glucosidase inhibitors, N-butyl deoxynojirimycin (NBDNJ), which is approved for management of lysosomal storage disease (sold as Zavesca), and ureido-N-hexyl deoxynojirimycine (BSBI-19029), suppress the replication of SARS-ncCoV-2/USA/WA1/2020 strain, in tissue culture. Moreover, combinations of either of these iminosugars with Remdesivir were particularly potent in suppressing SARS-CoV-2. Briefly, NBDNJ, 19029 and Remdesivir suppressed SARS-CoV-2 production in A549 ACE2 human lung cells with IC90s of ~130 μM, ~4.0 μM, and 0.006 μM respectively. The combination of as little as 0.037 μM of NBDNJ or 0.04 μM 19029, respectively and 0.002 μM Remdesivir yielded IC90s. Medical strategies to manage SARS-CoV-2 infection of people are urgently needed, and although Remdesivir and Favipiravir have shown efficacy, it is limited. NBDNJ was recently reported by others to have tissue culture activity against SARS-CoV-2, so our report confirms this, and extends the findings to a more potent iminosugar, 19029 and combination with Remdesivir. Since both NBDNJ and Remdesivir are both approved and available for human use, the possibility that NBDNJ has mono therapeutic value against SARS-CoV-2 as well as can enhance Remdesivir, may have clinical implications, which are discussed, here.

ABSTRACT Coronavirus EndoU inhibits dsRNA-activated antiviral responses; however, the physiologic RNA substrates of EndoU are unknown. In this study, we used mouse hepatitis virus (MHV)-infected bone-marrow-derived macrophage (BMM) and cyclic phosphate cDNA sequencing to identify the RNA targets of EndoU. EndoU targeted viral RNA, cleaving the 3′ side of pyrimidines with a strong preference for U ⬇ A and C ⬇ A sequences (endoY ⬇ A). EndoU-dependent cleavage was detected in every region of MHV RNA, from the 5′ NTR to the 3′ NTR, including transcriptional regulatory sequences (TRS). Cleavage at two CA dinucleotides immediately adjacent to the MHV poly(A) tail suggest a mechanism to suppress negative-strand RNA synthesis and the accumulation of viral dsRNA. MHV with EndoU (EndoU mut ) or 2′-5′ phosphodiesterase (PDE mut ) mutations provoked the activation of RNase L in BMM, with corresponding cleavage of RNAs by RNase L. The physiologic targets of EndoU are viral RNA templates required for negative-strand RNA synthesis and dsRNA accumulation. Impact Coronavirus EndoU cleaves U ⬇ A and C ⬇ A sequences (endoY ⬇ A) within viral (+) strand RNA to evade dsRNA-activated host responses.

Middle East respiratory syndrome coronavirus (MERS-CoV) emerged into humans in 2012, causing highly lethal respiratory disease. The severity of disease may be in part because MERS-CoV is adept at antagonizing early innate immune pathways - interferon (IFN) production and signaling, protein kinase R (PKR), and oligoadenylate synthetase ribonuclease L (OAS/RNase L) - generated in response to viral double-stranded (ds)RNA generated during genome replication. This is in contrast to SARS-CoV-2, which we recently reported activates PKR and RNase L and to some extent, IFN signaling. We previously found that MERS-CoV accessory proteins NS4a (dsRNA binding protein) and NS4b (phosphodiesterase) could weakly suppress these pathways, but ablation of each had minimal effect on virus replication. Here we investigated the antagonist effects of the conserved coronavirus endoribonuclease (EndoU), in combination with NS4a or NS4b. Inactivation of EndoU catalytic activity alone in a recombinant MERS-CoV caused little if any effect on activation of the innate immune pathways during infection. However, infection with recombinant viruses containing combined mutations with inactivation of EndoU and deletion of NS4a or inactivation of the NS4b phosphodiesterase promoted robust activation of the dsRNA-induced innate immune pathways. This resulted in ten-fold attenuation of replication in human lung derived A549 and primary nasal cells. Furthermore, replication of these recombinant viruses could be rescued to the level of WT MERS-CoV by knockout of host immune mediators MAVS, PKR, or RNase L. Thus, EndoU and accessory proteins NS4a and NS4b together suppress dsRNA-induced innate immunity during MERS-CoV infection in order to optimize viral replication.Middle East Respiratory Syndrome Coronavirus (MERS-CoV) causes highly lethal respiratory disease. MERS-CoV encodes several innate immune antagonists, accessory proteins NS4a and NS4b unique to the merbeco lineage and the nsp15 protein endoribonuclease (EndoU), conserved among all coronaviruses. While mutation of each antagonist protein alone has little effect on innate immunity, infections with recombinant MERS-CoVs with mutations of EndoU in combination with either NS4a or NS4b, activate innate signaling pathways and are attenuated for replication. Our data indicate that EndoU and accessory proteins NS4a and NS4b together suppress innate immunity during MERS-CoV infection, to optimize viral replication. This is in contrast to SARS-CoV-2 which activates these pathways and consistent with greater mortality observed during MERS-CoV infection compared to SARS-CoV-2.

The flavivirus Zika virus (ZIKV) activates ribonuclease L (RNase L) catalytic antiviral function during infection, yet deletion of RNase L decreases ZIKV production, suggesting a proviral role of RNase L. In this study, we reveal that latent RNase L supports ZIKV replication factory (RF) assembly. Deletion of RNase L induced broader cellular distribution of ZIKV dsRNA and NS3 compared with densely concentrated RFs detected in WT cells. An inactive form of RNase L was sufficient to contain ZIKV genome and dsRNA within a smaller area, which increased levels of viral RNA within RFs as well as infectious ZIKV released from the cell. We used a microtubule stabilization drug to demonstrate that RNase L deletion impaired the cytoskeleton rearrangements that are required for proper generation of RFs. During infection with dengue or West Nile Kunjin viruses, RNase L decreased virus production, suggesting that RNase L proviral function is specific to ZIKV.