We identified an emerging severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) variant by viral whole-genome sequencing of 2,172 nasal/nasopharyngeal swab samples from 44 counties in California, a state in the western United States. Named B.1.427/B.1.429 to denote its two lineages, the variant emerged in May 2020 and increased from 0% to >50% of sequenced cases from September 2020 to January 2021, showing 18.6%–24% increased transmissibility relative to wild-type circulating strains. The variant carries three mutations in the spike protein, including an L452R substitution. We found 2-fold increased B.1.427/B.1.429 viral shedding in vivo and increased L452R pseudovirus infection of cell cultures and lung organoids, albeit decreased relative to pseudoviruses carrying the N501Y mutation common to variants B.1.1.7, B.1.351, and P.1. Antibody neutralization assays revealed 4.0- to 6.7-fold and 2.0-fold decreases in neutralizing titers from convalescent patients and vaccine recipients, respectively. The increased prevalence of a more transmissible variant in California exhibiting decreased antibody neutralization warrants further investigation.

Emerging evidence points toward an intricate relationship between the pandemic of coronavirus disease 2019 (COVID-19) and diabetes. While preexisting diabetes is associated with severe COVID-19, it is unclear whether COVID-19 severity is a cause or consequence of diabetes. To mechanistically link COVID-19 to diabetes, we tested whether insulin-producing pancreatic β cells can be infected by SARS-CoV-2 and cause β cell depletion. We found that the SARS-CoV-2 receptor, ACE2, and related entry factors (TMPRSS2, NRP1, and TRFC) are expressed in β cells, with selectively high expression of NRP1. We discovered that SARS-CoV-2 infects human pancreatic β cells in patients who succumbed to COVID-19 and selectively infects human islet β cells in vitro. We demonstrated that SARS-CoV-2 infection attenuates pancreatic insulin levels and secretion and induces β cell apoptosis, each rescued by NRP1 inhibition. Phosphoproteomic pathway analysis of infected islets indicates apoptotic β cell signaling, similar to that observed in type 1 diabetes (T1D). In summary, our study shows SARS-CoV-2 can directly induce β cell killing.

Summary Microglia are brain resident phagocytes that can engulf synaptic components and extracellular matrix as well as whole neurons. However, whether there are unique molecular mechanisms that regulate these distinct phagocytic states is unknown. Here we define a molecularly distinct microglial subset whose function is to engulf neurons in the developing brain. We transcriptomically identified a cluster of Type I interferon (IFN-I) responsive microglia that expanded 20-fold in the postnatal day 5 somatosensory cortex after partial whisker deprivation, a stressor that accelerates neural circuit remodeling. In situ , IFN-I responsive microglia were highly phagocytic and actively engulfed whole neurons. Conditional deletion of IFN-I signaling ( Ifnar1 fl/fl ) in microglia but not neurons resulted in dysmorphic microglia with stalled phagocytosis and an accumulation of neurons with double strand DNA breaks, a marker of cell stress. Conversely, exogenous IFN-I was sufficient to drive neuronal engulfment by microglia and restrict the accumulation of damaged neurons. IFN-I deficient mice had excess excitatory neurons in the developing somatosensory cortex as well as tactile hypersensitivity to whisker stimulation. These data define a molecular mechanism through which microglia engulf neurons during a critical window of brain development. More broadly, they reveal key homeostatic roles of a canonical antiviral signaling pathway in brain development.

SARS-CoV-2 is the coronavirus that causes the respiratory disease COVID-19, which is now the third-leading cause of death in the United States. The FDA has recently approved remdesivir, an inhibitor of SARS-CoV-2 replication, to treat COVID-19, though recent data from the WHO shows little to no benefit with use of this anti-viral agent. Here we report the discovery of ethacridine, a safe antiseptic use in humans, as a potent drug for use against SARS-CoV-2 (EC50 ~ 0.08 μM). Ethacridine was identified via high-throughput screening of an FDA-approved drug library in living cells using a fluorescent assay. Interestingly, the main mode of action of ethacridine is through inactivation of viral particles, preventing their binding to the host cells. Indeed, ethacridine is effective in various cell types, including primary human nasal epithelial cells. Taken together, these data identify a promising, potent, and new use of the old drug possessing a distinct mode of action for inhibiting SARS-CoV-2.

1 Abstract During replication, RNA viruses accumulate genome alterations, such as mutations and deletions. The interactions between individual variants can determine the fitness of the virus population and, thus, the outcome of infection. To investigate the effects of defective interfering genomes (DI) on wild-type (WT) poliovirus replication, we developed an ordinary differential equation model. We experimentally determined virus and DI replication during co-infection, and use these data to infer model parameters. Our model predicts, and our experimental measurements confirm, that DI replication and encapsidation are the most important determinants for the outcome of the competition. WT replication inversely correlates with DI replication. Our model predicts that genome replication and effective DI genome encapsidation are critical to effectively inhibit WT production, but an equilibrium can be established which enables WT to replicate, albeit to reduce levels.

A better mechanistic understanding of virus-host interactions can help reveal vulnerabilities and identify opportunities for therapeutic interventions. Of particular interest are essential interactions that enable production of viral proteins, as those could target an early step in the virus lifecycle. Here, we use subcellular proteomics, ribosome profiling analyses and reporter assays to detect changes in polysome composition and protein synthesis during SARS-CoV-2 (CoV2) infection. We identify specific translation factors and molecular chaperones whose inhibition impairs infectious particle production without major toxicity to the host. We find that CoV2 non-structural protein Nsp1 selectively enhances virus translation through functional interactions with initiation factor EIF1A. When EIF1A is depleted, more ribosomes initiate translation from an upstream CUG start codon, inhibiting translation of non-structural genes and reducing viral titers. Together, our work describes multiple dependencies of CoV2 on host biosynthetic networks and identifies druggable targets for potential antiviral development.