Plants grown at high densities perceive a decrease in the red to far-red (R:FR) ratio of incoming light, resulting from absorption of red light by canopy leaves and reflection of far-red light from neighboring plants. These changes in light quality trigger a series of responses known collectively as the shade avoidance syndrome. During shade avoidance, stems elongate at the expense of leaf and storage organ expansion, branching is inhibited, and flowering is accelerated. We identified several loci in Arabidopsis, mutations in which lead to plants defective in multiple shade avoidance responses. Here we describe TAA1, an aminotransferase, and show that TAA1 catalyzes the formation of indole-3-pyruvic acid (IPA) from L-tryptophan (L-Trp), the first step in a previously proposed, but uncharacterized, auxin biosynthetic pathway. This pathway is rapidly deployed to synthesize auxin at the high levels required to initiate the multiple changes in body plan associated with shade avoidance.

The benzothiazinone lead compound, BTZ043, kills Mycobacterium tuberculosis by inhibiting the essential flavo-enzyme DprE1, decaprenylphosphoryl-beta-D-ribose 2-epimerase. Here, we synthesized a new series of piperazine-containing benzothiazinones (PBTZ) and show that, like BTZ043, the preclinical candidate PBTZ169 binds covalently to DprE1. The crystal structure of the DprE1-PBTZ169 complex reveals formation of a semimercaptal adduct with Cys387 in the active site and explains the irreversible inactivation of the enzyme. Compared to BTZ043, PBTZ169 has improved potency, safety and efficacy in zebrafish and mouse models of tuberculosis (TB). When combined with other TB drugs, PBTZ169 showed additive activity against M. tuberculosis in vitro except with bedaquiline (BDQ) where synergy was observed. A new regimen comprising PBTZ169, BDQ and pyrazinamide was found to be more efficacious than the standard three drug treatment in a murine model of chronic disease. PBTZ169 is thus an attractive drug candidate to treat TB in humans.

ABSTRACT Investigation of potential hosts of the severe acute respiratory syndrome coronavirus-2 (SARS-CoV-2) is crucial to understanding future risks of spillover and spillback. SARS-CoV-2 has been reported to be transmitted from humans to various animals after requiring relatively few mutations.[1] There is significant interest in describing how the virus interacts with mice as they are well adapted to human environments, are used widely as infection models and can be infected.[2] Structural and binding data of the mouse ACE2 receptor with the Spike protein of newly identified SARS-CoV-2 variants are needed to better understand the impact of immune system evading mutations present in variants of concern (VOC). Previous studies have developed mouse-adapted variants and identified residues critical for binding to heterologous ACE2 receptors.[3,4] Here we report the cryo-EM structures of mouse ACE2 bound to trimeric Spike ectodomains of four different VOC: Beta, Omicron BA.1, Omicron BA.2.12.1 and Omicron BA.4/5. These variants represent the oldest to the newest variants known to bind the mouse ACE2 receptor. Our high-resolution structural data complemented with bio-layer interferometry (BLI) binding assays reveal a requirement for a combination of mutations in the Spike protein that enable binding to the mouse ACE2 receptor. AUTHOR SUMMARY The SARS-CoV-2 virus can infect different types of animals beyond humans. The virus uses its Spike protein on its surface to bind to cells. These cells have a protein called ACE2 that the Spike protein recognizes. Animals have slightly different ACE2 receptors compared to humans. Mice are widely used as a research animal and live in the same environments as humans so scientists are particularly interested. Understanding how Spike proteins binds to the mouse ACE2 receptor allows us to understand the impact of immune evading mutations found in new variants. We use a high resolution imaging technique called cryo-electron microscopy to look at how different Spike variants bind to the ACE2 receptor from mouse at a resolution where we can see the amino acids. We can see directly the individual amino acids and mutations on the Spike protein that interact with the mouse ACE2 receptor. Many of the mutations found in variants of concern also increase the strength of binding to the mouse ACE2 receptor. This result suggests that mutations in the Spike protein of future variants may have an additional effect in influencing how it binds to not only human ACE2 receptors but to mice and also different animals.

Abstract Effective and safe vaccines against SARS-CoV-2 are highly desirable to prevent casualties and societal cost caused by Covid-19 pandemic. The receptor binding domain (RBD) of the surface-exposed spike protein of SARS-CoV-2 represents a suitable target for the induction of neutralizing antibodies upon vaccination. Small protein antigens typically induce weak immune response while particles measuring tens of nanometers are efficiently presented to B cell follicles and subsequently to follicular germinal center B cells in draining lymph nodes, where B cell proliferation and affinity maturation occurs. Here we prepared and analyzed the response to several DNA vaccines based on genetic fusions of RBD to four different scaffolding domains, namely to the foldon peptide, ferritin, lumazine synthase and β-annulus peptide, presenting from 6 to 60 copies of the RBD on each particle. Scaffolding strongly augmented the immune response with production of neutralizing antibodies and T cell response including cytotoxic lymphocytes in mice upon immunization with DNA plasmids. The most potent response was observed for the 24-residue β-annulus peptide scaffold that forms large soluble assemblies, that has the advantage of low immunogenicity in comparison to larger scaffolds. Our results support the advancement of this vaccine platform towards clinical trials.

Abstract The SARS-CoV-2 Omicron variant exhibits very high levels of transmission, pronounced resistance to authorized therapeutic human monoclonal antibodies and reduced sensitivity to vaccine-induced immunity. Here we describe P2G3, a human monoclonal antibody (mAb) isolated from a previously infected and vaccinated donor, which displays picomolar-range neutralizing activity against Omicron BA.1, BA.1.1, BA.2 and all other current variants, and is thus markedly more potent than all authorized or clinically advanced anti-SARS-CoV-2 mAbs. Structural characterization of P2G3 Fab in complex with the Omicron Spike demonstrates unique binding properties to both down and up spike trimer conformations at an epitope that partially overlaps with the receptor-binding domain (RBD), yet is distinct from those bound by all other characterized mAbs. This distinct epitope and angle of attack allows P2G3 to overcome all the Omicron mutations abolishing or impairing neutralization by other anti-SARS-COV-2 mAbs, and P2G3 accordingly confers complete prophylactic protection in the SARS-CoV-2 Omicron monkey challenge model. Finally, although we could isolate in vitro SARS-CoV2 mutants escaping neutralization by P2G3 or by P5C3, a previously described broadly active Class 1 mAb, we found these viruses to be lowly infectious and their key mutations extremely rare in the wild, and we could demonstrate that P2G3/P5C3 efficiently cross-neutralized one another’s escapees. We conclude that this combination of mAbs has great prospects in both the prophylactic and therapeutic settings to protect from Omicron and other VOCs.

Abstract The human membrane protein Angiotensin-converting enzyme 2 (hACE2) acts as the main receptor for host cells invasion of the new coronavirus SARS-CoV-2. The viral surface glycoprotein Spike binds to hACE2, which triggers virus entry into cells. As of today, the role of hACE2 for virus fusion is not well understood. Blocking the transition of Spike from its prefusion to post-fusion state might be a strategy to prevent or treat COVID-19. Here we report a single particle cryo-electron microscopy analysis of SARS-CoV-2 trimeric Spike in presence of the human ACE2 ectodomain. The binding of purified hACE2 ectodomain to Spike induces the disassembly of the trimeric form of Spike and a structural rearrangement of its S1 domain to form a stable, monomeric complex with hACE2. This observed hACE2 dependent dissociation of the Spike trimer suggests a mechanism for the therapeutic role of recombinant soluble hACE2 for treatment of COVID-19.

Abstract CD4 + T cells orchestrate the adaptive immune response against pathogens and cancer by recognizing epitopes presented on MHC-II molecules. The high polymorphism of MHC-II genes represents an important hurdle towards accurate prediction and identification of CD4 + T-cell epitopes in different individuals and different species. Here we collected and curated a dataset of 627,013 unique MHC-II ligands identified by mass spectrometry. This enabled us to precisely determine the binding motifs of 88 MHC-II alleles across human, mouse, cattle and chicken. Analysis of these binding specificities combined with X-ray crystallography refined our understanding of the molecular determinants of MHC-II motifs and revealed a widespread reverse binding mode in MHC-II ligands. We then developed a machine learning framework to accurately predict binding specificities and ligands of any MHC-II allele. This tool improves and expands predictions of CD4 + T-cell epitopes, and enabled us to discover and characterize several viral and bacterial epitopes following the aforementioned reverse binding mode.

Abstract We tested 10 recombinant antibodies directed against the spike S protein from SARS-CoV-1. Among them, antibodies AI334 and AQ806 detect by ELISA the spike S protein from SARS-CoV-2.

Abstract The rapid evolution of SARS-CoV-2 to variants with improved transmission efficiency and reduced sensitivity to vaccine-induced humoral immunity has abolished the protective effect of licensed therapeutic human monoclonal antibodies (mAbs). To fill this unmet medical need and protect vulnerable patient populations, we isolated the P4J15 mAb from a previously infected, vaccinated donor, with <20 ng/ml neutralizing activity against all Omicron variants including the latest XBB.2.3 and EG.1 sub-lineages. Structural studies of P4J15 in complex with Omicron XBB.1 Spike show that the P4J15 epitope shares ∼93% of its buried surface area with the ACE2 contact region, consistent with an ACE2 mimetic antibody. Although SARS-CoV-2 mutants escaping neutralization by P4J15 were selected in vitro , these displayed lower infectivity, poor binding to ACE2, and the corresponding ‘escape’ mutations are accordingly rare in public sequence databases. Using a SARS-CoV-2 XBB.1.5 monkey challenge model, we show that P4J15 confers complete prophylactic protection. We conclude that the P4J15 mAb has potential as a broad-spectrum anti-SARS-CoV-2 drug.