Antiviral signaling, immune response and cell metabolism in human body are dysregulated by SARS-CoV-2, the causative agent of the COVID-19. Here, we show that SARS-CoV-2 accessory proteins ORF3a, ORF9b, ORF9c and ORF10 induce a significant mitochondrial and metabolic reprogramming in A549 lung epithelial cells. While all four ORFs caused mitochondrial fragmentation and altered mitochondrial function, only ORF3a and ORF9c induced a marked structural alteration in mitochondrial cristae. ORF9b, ORF9c and ORF10 induced largely overlapping transcriptomes. In contrast, ORF3a induced a distinct transcriptome, including the downregulation of numerous genes for proteins with critical mitochondrial functions and morphology. Genome-Scale Metabolic Models predicted common and private metabolic flux reprogramming, notably a depressed amino acid metabolism, and an enhanced metabolism of specific lipids distinctly induced by ORF3a. These findings reveal metabolic dependencies and vulnerabilities prompted by SARS-CoV-2 accessory proteins that may be exploited to identify new targets for intervention.

Summary Several mechanisms of resistance of cancer cells to cyclin-dependent kinase inhibitors (CDKi) have been identified, including the upregulation of metabolic regulators such as glutaminase. However, whether such mechanisms and targets are optimal has not been determined. Here, we have systematically analyzed metabolic reprogramming in colorectal cancer cells exposed to Palbociclib, a CDKi selectively targeting CDK4/6, or Telaglenestat, a selective glutaminase inhibitor. Through multiple approaches, we show that Palbociclib and Telaglenestat elicit complementary metabolic responses and are thus uniquely suited to counter the metabolic reprogramming induced by the reciprocal drug. As such, while Palbociclib induced reduced tumor growth in vivo , and Telaglenestat did not show a significant effect, the drug combination displayed a strong synergistic effect on tumor growth. Likewise, initial responses to Palbociclib were followed by signs of adaptation and resistance, which were prevented by combining Palbociclib with Telaglenestat. In conclusion, combination with Telaglenestat optimally forestalls acquired resistance to Palbociclib in cancer cells.