Abstract Numerous mutations in the spike protein of SARS-CoV-2 B.1.1.529 Omicron variant pose a crisis for antibody-based immunotherapies. The efficacy of emergency use authorized (EUA) antibodies that developed in early SARS-CoV-2 pandemic seems to be in flounder. We tested the Omicron neutralization efficacy of an early B cell antibody repertoire as well as several EUA antibodies in pseudovirus and authentic virus systems. More than half of the antibodies in the repertoire that showed good activity against WA1/2020 previously had completely lost neutralizing activity against Omicron, while antibody 8G3 displayed non-regressive activity. EUA antibodies Etesevimab, Casirivimab, Imdevimab and Bamlanivimab were entirely desensitized by Omicron. Only Sotrovimab targeting the non-ACE2 overlap epitope showed a dramatic decrease activity. Antibody 8G3 efficiently neutralized Omicron in pseudovirus and authentic virus systems. The in vivo results showed that Omicron virus was less virulent than the WA1/2020 strain, but still caused deterioration of health and even death in mice. Treatment with 8G3 quickly cleared virus load of mice. Antibody 8G3 also showed excellent activity against other variants of concern (VOCs), especially more efficient against authentic Delta plus virus. Collectively, our results suggest that neutralizing antibodies with breadth remains broad neutralizing activity in tackling SARS-CoV-2 infection despite the universal evasion from EUA antibodies by Omicron variant.

Abstract Unique to plants in the Brassicaceae family, the production of the plant defense hormone salicylic acid (SA) from isochorismate is accelerated by an evolutionarily young isochorismoyl-glutamate pyruvoyl-glutamate lyase, EPS1, which belongs to the BAHD acyltransferase protein family. Here, we report the crystal structures of apo and substrate-analog-bound EPS1 from Arabidopsis thaliana . Assisted by microsecond molecular dynamics simulations, we uncover a unique pericyclic rearrangement lyase mechanism facilitated by the active site of EPS1. We reconstitute the isochorismate-derived pathway of SA biosynthesis in Saccharomyces cerevisiae , which serves as an in vivo platform that helps identify active-site residues critical for EPS1 activity. This study describes the birth of a new catalyst in plant phytohormone biosynthesis by reconfiguring the ancestral active site of a progenitor enzyme to catalyze alternative reaction. One sentence summary By reconfiguring the active site of a progenitor acyltransferase-fold, EPS1 acquired the unique, evolutionarily new lyase activity that accelerates phytohormone salicylic acid production in Brassicaceae plants.

Abstract Collaboration in neuroscience is impeded by the difficulty of sharing primary data, results, and software across labs. Here we introduce Neuroscience Data Interface (NDI), a platform-independent standard that allows an analyst to use and create software that functions independently from the format of the raw data or the manner in which the data is organized into files. The interface is rooted in a simple vocabulary that describes common apparatus and storage devices used in neuroscience experiments. Results of analyses – and analyses of analyses – are stored as documents in a scalable, queryable database that stores the relationships and history among the experiment elements and documents. The interface allows the development of an application ecosystem where applications can focus on calculation rather than data format or organization. This tool can be used by individual labs to exchange and analyze data, and it can serve to curate neuroscience data for searchable archives.

Abstract Emerging SARS-CoV-2 variants are threatening the efficacy of antibody therapies. Combination treatments including ACE2-Fc have been developed to overcome the evasion of neutralizing antibodies (NAbs) in individual cases. Here we conducted a comprehensive evaluation of this strategy by combining ACE2-Fc with NAbs of diverse epitopes on the RBD. NAb+ACE2-Fc combinations efficiently neutralized HIV-based pseudovirus carrying the spike protein of the Delta or Omicron variants, achieving a balance between efficacy and breadth. In an antibody escape assay using replication-competent VSV-SARS-CoV-2-S, all the combinations had no escape after fifteen passages. By comparison, all the NAbs without combo with ACE2-Fc had escaped within six passages. Further, the VSV-S variants escaped from NAbs were neutralized by ACE2-Fc, revealing the mechanism of NAb+ACE2-Fc combinations survived after fifteen passages. We finally examined ACE2-Fc neutralization against pseudovirus variants that were resistant to the therapeutic antibodies currently in clinic. Our results suggest ACE2-Fc is a universal combination partner to combat SARS-CoV-2 variants including Delta and Omicron.

Abstract Primordial germ cells (PGCs) are the precursors of germline that are specified at embryonic stage. Recent studies reveal that humans employ different mechanisms for PGC specification compared with model organisms such as mice. Moreover, the specific regulatory machinery is still largely unexplored, mainly due to the inaccessible nature of this complex biological process. Here, we collect and integrate multi-omics data, including 581 RNA-seq, 54 ATAC-seq, 45 ChIP-seq, and 69 single-cell RNA-seq samples from different stages of human PGC development to recapitulate the precisely controlled and stepwise process, presenting an atlas in the human PGC database (hPGCdb). With these uniformly processed data and integrated analyses, we characterize the potential key transcription factors and regulatory networks governing human germ cell fate. We validate the important roles of some of the key factors in germ cell development by CRISPRi knockdown. We also identify the soma-germline interaction network and discover the involvement of SDC2 and LAMA4 for PGC development, as well as soma-derived NOTCH2 signaling for germ cell differentiation. Taken together, we have built a database for human PGCs and demonstrate that hPGCdb enables the identification of the missing pieces of mechanisms governing germline development, including both intrinsic and extrinsic regulatory programs.

Abstract Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) variants of concern (VOCs) continue to wreak havoc across the globe. Higher transmissibility and immunologic resistance of VOCs bring unprecedented challenges to epidemic extinguishment. Here we describe a monoclonal antibody, 2G1, that neutralizes all current VOCs and has surprising tolerance to mutations adjacent to or within its interaction epitope. Cryo-electron microscopy structure showed that 2G1 bound to the tip of receptor binding domain (RBD) of spike protein with small contact interface but strong hydrophobic effect, which resulted in nanomolar to sub-nanomolar affinities to spike proteins. The epitope of 2G1 on RBD partially overlaps with ACE2 interface, which gives 2G1 ability to block interaction between RBD and ACE2. The narrow binding epitope but high affinity bestow outstanding therapeutic efficacy upon 2G1 that neutralized VOCs with sub-nanomolar IC 50 in vitro . In SARS-CoV-2 and Beta- and Delta-variant-challenged transgenic mice and rhesus macaque models, 2G1 protected animals from clinical illness and eliminated viral burden, without serious impact to animal safety. Mutagenesis experiments suggest that 2G1 could be potentially capable of dealing with emerging SARS-CoV-2 variants in future. This report characterized the therapeutic antibodies specific to the tip of spike against SARS-CoV-2 variants and highlights the potential clinical applications as well as for developing vaccine and cocktail therapy.

RNA modification has recently emerged as an important mechanism underlying gene diversity linked to behavioral regulation. The conversion of adenosine to inosine by the ADAR family of enzymes is a particularly important RNA modification as it impacts the physiological readout of protein-coding genes. However, not all variants of ADAR appear to act solely on RNA. ADAR1 binds directly to DNA when it is in a non-canonical, left handed, Z conformation, but little is known about the functional relevance of this interaction. Here we report that ADAR1 binds to Z-DNA in an activity-dependent manner and that fear extinction learning leads to increased ADAR1 occupancy at DNA repetitive elements, with targets adopting a Z-DNA structure at sites of ADAR1 recruitment. Knockdown of ADAR1 leads to an inability to modify a previously acquired memory trace and this is associated with a concomitant change in DNA structure and a decrease in RNA editing. These findings suggest a novel mechanism of learning-induced gene regulation whereby ADAR1 physically interacts with Z-DNA in order to mediate its effect on RNA, and both are required for memory flexibility following fear extinction learning.

Objective: 1. Explore the differential metabolites and metabolic pathways between different interstitial lung disease (ILD) and healthy controls, so as to find out new biomarkers and metabolic pathways of ILD and provide new biological targets for IPF diagnosis and treatment. 2. Detect the levels of serum related fibrosis and metabolic indexes of ILD, explore the relationship between these indexes and the types and general parameters of ILD diseases, and focus on GDF-15 on the basis of metabonomics, explore new metabolic pathways related to ILD, and further expound the pathogenesis of idiopathic pulmonary fibrosis. Method: 1. According to the inclusion criteria and exclusion criteria, the ILD patients admitted to our hospital from January 1, 2021 to January 1, 2022 were signed with informed consent, and all of them had clear multidisciplinary diagnosis. At the same time, the physical examination in the health management center of our hospital was selected as the healthy control group. General clinical data of ILD patients and healthy controls were collected, including gender, age, onset, clinical manifestations, clinical biochemistry, lung function and other related data. Collect patients' peripheral venous blood, keep serum samples, and analyze the serum of ILD patients and healthy controls by liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) to obtain differential metabolites, metabolic maps and related data. According to the diagnosis, the patients were divided into Idiopathic pulmonary fibrosis (IPF), connective tissue disease-associated interstitial lung disease (CTD-ILD), other interstitial lung disease (ILD) patients and healthy control group. R statistical software was used to observe whether there are differential metabolites in IPF group and healthy control group, CTD-ILD group and healthy control group, other ILD groups and healthy control group, IPF group and CTD-ILD group, IPF group and other ILD groups, CTD-ILD group and other ILD groups by using positive and negative ion flow charts and score charts of orthogonal partial least squares-discriminant analysis. And the potential biomarkers were found through the S-plot diagram of OPLS-DA and the variable weight value VIP>1. ROC curve analysis of differential metabolites was carried out by SPSS21.0 software to analyze the value of differential diagnosis and find out new biomarkers with differential diagnosis significance. Based on KEGG database, the metabolic pathway enrichment analysis of differential metabolites was carried out to find out the main metabolic pathways. 2. Serum levels of type I collagen, KL-6, IL-1β, TNF-α, IGF-1 and GDF-15 were detected by Enzyme linked immunosorbent assay (ELISA) in all patients and healthy controls. Using SPSS21.0 statistical software and R statistical software, using T-test, variance analysis or nonparametric test method, according to different diagnoses (IPF/CTD-ILD/ other ILD/ healthy control group, ILD/ healthy control group, IPF/ other), the data were analyzed and compared in subgroups. Pearson correlation analysis was used to analyze the correlation between serum biomarkers and other factors such as lung function, metabolomics and so on. ROC curve was used to analyze the diagnostic efficiency of each index, and the best critical value, sensitivity and specificity were found out. Results: 1. Analysis of general clinical data and clinical indicators: 26 cases of IPF, 21cases of CTD-ILD, 23 cases of others ILD and 20 cases of healthy control group were included, respectively. There were significant differences in age, sex and smoking history among the four groups (P < 0.05), and the differences were statistically significant. There were statistically significant differences among IPF group, CTD-ILD group and other ILD groups in cough and expectoration symptoms, eosinophil count percentage, creatine kinase, creatine kinase isoenzyme, C-reactive protein and carbon monoxide diffusion capacity (DLco) (P < 0.05). 2. Metabonomics analysis: LC-MC total ion flow chart of serum samples and orthogonal partial least squares discriminant analysis (OPLS-DA) of serum samples showed the difference of ion peak intensity, and there were different metabolites among each group. The OPLS-DA model has good quality evaluation and reliable data analysis. There are 193, 115, 101, 188, 148 and 169 differential metabolites in IPF group and healthy control group, IPF group and CTD-ILD group, CTD-ILD group and other ILD groups, others ILD groups and healthy control group respectively. There is a correlation between the differential metabolites of each ILD subgroup and the healthy control group. The most relevant metabolic pathways in IPF mainly include choline metabolic pathway, metabolic pathway and linoleic acid metabolic pathway in cancer. The metabolic pathways most related to CTD-ILD and other ILD include choline metabolic pathway and retrograde neural signal metabolic pathway in cancer. Metabolic pathway and linoleic acid metabolic pathway may distinguish IPF from other ILD. Metabolites involved in metabolic pathway are L-Glutamate, PE(18:3(6Z,9Z,12Z)/P-18:0) and PC (18: 2 (9z, 12z)/20: 2 (11z, 14z)), respectively. There are three differential metabolites of linoleic acid pathway, namely 12,13-EpOME, 13S-HODE and PC(18:2(9Z,12Z)/20:2(11Z,14Z)). There are 35 kinds of differential metabolites in IPF group and healthy control group, and the top three places of AUC are 3- sulfodeoxycholic acid, 20,22-dihydrodigitalis glycoside, (±14) (15)-EET-SI, with AUC values of 0.985, sensitivity of 100% and specificity of 92.3%. L- acetylcarnitine, 5-hydroxydodecanoate and L-Glutamate are involved in significant enrichment pathways, among which the ROC curve area of L-Glutamate is the largest, with AUC value of 0.921, cutoff value of 40145.490, sensitivity of 80%, specificity of 96%, and participation in metabolic pathways. 3. Serum metabolism-related detection indexes: The six serum detection indexes of IPF group and CTD-ILD group are higher than those of healthy control group, and the difference is statistically significant (P < 0.05), but the difference between IPF group and CTD-ILD group is not statistically significant (P>0.05). The expression of GDF-15 in IPF group and non-IPF ILD group was higher than that in healthy control group, with significant difference, but there was no significant difference between IPF group and non-IPF ILD group. Type I collagen and IL-1β; were negatively correlated with DLco. KL-6 is negatively correlated with the measured values of VC and DLco; IGF-1 was negatively correlated with FVC, VC and DLco (all P<0.05). GDF-15 was positively correlated with type I collagen, KL-6, IL-1β TNF-α and IGF-1, and the difference was statistically significant (P < 0.05). ROC curve shows that the area under ROC curve (AUC) of six serum indexes in IPF group is greater than 0.9; In CTD-ILD group, the AUC of IGF-1 was greater than 0.9, the cutoff value was 35.081ng/ml, the sensitivity was 90%, the specificity was 76%, and the area under ROC curve was greater than 0.8, and the difference was statistically significant. In other ILD groups, the ROC curve area of these six indicators ranged from 0.6 to 0.8, among which IGF-1, GDF-15 and TNF-α had diagnostic value. In IPF, L-Glutamate was positively correlated with type I collagen, KL-6, IGF-1, IL-1β, TNF-α and GDF-15, and the difference was statistically significant (P < 0.05), with the highest correlation with IGF-1. Conclusion: In this study, the serum samples of IPF patients, CTD-ILD patients, other interstitial lung diseases and healthy controls were analyzed by LM-MS and ELISA, and the following conclusions were drawn. 1. There are differences in serum metabolites in different groups. IPF has three main metabolic pathways, namely choline metabolic pathway, metabolic pathway and linoleic acid metabolic pathway in cancer, among which metabolic pathway and linoleic acid metabolic pathway are different from other groups. There are 35 differential metabolites in IPF and healthy control group with the area under ROC curve larger than 0.80, among which the metabolites with the highest diagnostic value are 3- sulfodeoxycholic acid, 20,22-dihydrodigitalis glycoside and (±) 14 (15)-EET-SI. The AUC value of L- glutamic acid is the highest among the metabolites that participate in the enrichment pathway significantly. 2. The expressions of type I collagen, KL-6, IL-1β, TNF-α, IGF-1 and GDF-15 are different in different ILDs, which have potential diagnostic and differential diagnostic value, and are correlated with lung function indexes. In IPF, GDF-15 is positively correlated with L-Glutamate, which may be involved in metabolic pathway to further promote pulmonary fibrosis.

ABSTRACT Long-noncoding RNA (lncRNA) comprise a new class of genes that have been assigned key roles in development and disease. Many lncRNAs are specifically transcribed in the brain where they regulate the expression of protein-coding genes that underpin neuronal function; however, their role in learning and memory remains largely unexplored. We used RNA Capture-Seq to identify a large population of lncRNAs that are expressed in the infralimbic cortex of adult male mice in response to fear-related learning, with 14.5% of these annotated in the GENCODE database as lncRNAs with no known function. We combined these data with cell-type-specific ATAC-seq on neurons that had been selectively activated by fear-extinction learning, and revealed 434 lncRNAs derived from enhancer regions in the vicinity of protein-coding genes. In particular, we discovered an experience-induced lncRNA called ADRAM that acts as both a scaffold and a combinatorial guide to recruit the brain-enriched chaperone protein 14-3-3 to the promoter of the memory-associated immediate early gene Nr4a2. This leads to the expulsion of histone deactylases 3 and 4, and the recruitment of the histone acetyltransferase creb binding protein, which drives learning-induced Nr4a2 expression. Knockdown of ADRAM disrupts this interaction, blocks the expression of Nr4a2, and ultimately impairs the formation of fear-extinction memory. This study expands the lexicon of experience-dependent lncRNA activity in the brain, highlights enhancer-derived RNAs (eRNAs) as key players in the epigenetic regulation of gene expression associated with fear extinction, and suggests eRNAs, such as ADRAM, may constitute viable targets in developing novel treatments for fear-related anxiety disorders.