Abstract Exposure to different mutagens leaves distinct mutational patterns that can allow prediction of pathogen replication niches (Ruis 2022). We therefore hypothesised that analysis of SARS-CoV-2 mutational spectra might show lineage-specific differences, dependant on the dominant site(s) of replication and onwards transmission, and could therefore rapidly infer virulence of emergent variants of concern (VOC; Konings 2021). Through mutational spectrum analysis, we found a significant reduction in G>T mutations in Omicron, which replicates in the upper respiratory tract (URT), compared to other lineages, which replicate in both upper and lower respiratory tracts (LRT). Mutational analysis of other viruses and bacteria indicates a robust, generalisable association of high G>T mutations with replication within the LRT. Monitoring G>T mutation rates over time, we found early separation of Omicron from Beta, Gamma and Delta, while the mutational burden in Alpha varied consistent with changes in transmission source as social restrictions were lifted. This supports the use of mutational spectra to infer niches of established and emergent pathogens.

Abstract Phylogenetic tree optimization is necessary for precise analysis of evolutionary and transmission dynamics, but existing tools are inadequate for handling the scale and pace of data produced during the COVID-19 pandemic. One transformative approach, online phylogenetics, aims to incrementally add samples to an ever-growing phylogeny, but there are no previously-existing approaches that can efficiently optimize this vast phylogeny under the time constraints of the pandemic. Here, we present matOptimize, a fast and memory-efficient phylogenetic tree optimization tool based on parsimony that can be parallelized across multiple CPU threads and nodes, and provides orders of magnitude improvement in runtime and peak memory usage compared to existing state-of-the-art methods. We have developed this method particularly to address the pressing need during the COVID-19 pandemic for daily maintenance and optimization of a comprehensive SARS-CoV-2 phylogeny. Thus, our approach addresses an important need for daily maintenance and refinement of a comprehensive SARS-CoV-2 phylogeny. Significance Statement Phylogenetic trees have been central to genomic surveillance, epidemiology, and contact tracing efforts during the COVD-19 pandemic. With over 6 million SARS-CoV-2 genome sequences now available, maintaining an accurate, comprehensive phylogenetic tree of all available SARS-CoV-2 sequences is becoming computationally infeasible with existing software, but is essential for getting a detailed picture of the virus’ evolution and transmission. Our novel phylogenetic software, matOptimize, is helping refine possibly the largest-ever phylogenetic tree, containing millions of SARS-CoV-2 sequences, thus providing an unprecedented resolution for studying the pathogen’s evolutionary and transmission dynamics.

Introduction Siraitia grosvenorii (Swingle) C. Jeffrey, is an edible and traditional medicine widely used in China. Mogroside V (MGV) and mogrol (MG) are its main active ingredients, which have been found to be effective in the treatment of neurodegenerative diseases recently. However, whether they can effectively treat Parkinson’s disease (PD) and their underlying mechanisms have not been sufficiently explored. In this study, we investigated the neuroprotective and metabolic regulatory effects of MGV and MG on PD. Materials and methods Using SH-SY5Y cell models and an MPTP-induced mouse model of PD, we evaluated the compounds’ efficacy in mitigating MPP+-induced neurotoxicity and ameliorating motor deficits and dopaminergic neuron loss. Employing widely targeted metabolomics and bioinformatics analysis to investigate the Metabolic imbalance rectification caused by MGV and MG treatment. The vivo experimental protocol encompassed a 14-day drug administration regimen with mice randomly allocated into six groups (n = 9) receiving distinct compound dosages including a control group, a model group, MGV-H (30 mg/kg/day), MGV-L (10 mg/kg/day), MG-H (15 mg/kg/day), and MG-L (3 mg/kg/day). Results Our findings revealed that pre-treatment with MGV and MG significantly enhanced cell viability in SH-SY5Y cells exposed to MPP+, demonstrating a potent protective effect against neurotoxicity. In the MPTP mouse model, MGV-H, MGV-L, and MG-H significantly enhanced motor coordination as assessed by the rotarod test ( p < 0.05); MGV-L and MG-H evidently inhibited dopaminergic neuronal loss in the substantia nigra pars compacta ( p < 0.05). Furthermore, metabolomic analysis of the substantia nigra highlighted the restoration of metabolic balance, with MGV-L and MG-H impacting 160 differential metabolites and modulating key pathways disrupted in PD, including sphingolipid metabolism, fatty acid metabolism, and amino acid metabolism. Notably, treatment with MGV-L and MG-H led to the regulation of 106 metabolites, showing a recovery trend towards normal levels, which constitutes approximately 17.5% of the identified metabolites. Key metabolites such as n-acetyl-l-glutamate, hexadecanoic acid, and 9-octadecenal were significantly altered ( p < 0.05), underscoring their broad-spectrum metabolic regulatory capacity. Conclusion This study underscores the potential of natural compounds in developing comprehensive treatment strategies for neurodegenerative diseases, paving the way for future clinical research to validate the therapeutic efficacy of mogrosides in PD.

Abstract EBV-induced gene 3 (Ebi3) is a β subunit within the IL-12 cytokine family that canonically binds to α subunits p19, p28, or p35 to form the heterodimeric cytokines IL-39, IL-27, and IL-35, respectively. In the last decade, the binding partners for Ebi3 have continued to expand to include IL-6 and the other IL-12 family β subunit p40, revealing the possibility that Ebi3 may be able to bind to other cytokines and have distinct functions. We first explored this possibility utilizing an in vivo mouse model of regulatory T cell–restricted deletions of the subunits composing the cytokine IL-35, p35, and Ebi3, and we observed a differential impact on CD8+ T cell inhibitory receptor expression despite comparable reduction in tumor growth. We then screened the ability of Ebi3 to bind to different cytokines with varying structural resemblance to the IL-12 family α subunits. These in vitro screens revealed extracellular binding of Ebi3 to both IFN-γ and IL-10. Ebi3 bound to IFN-γ and IL-10 abrogated signal transduction and downstream functions of both cytokines. Lastly, we validated that extracellular complex formation after mixing native proteins resulted in loss of function. These data suggest that secreted partnerless Ebi3 may bind to cytokines within the extracellular microenvironment and act as a cytokine sink, further expanding the potential immunological impact of Ebi3.