Abstract India is one of the countries most affected by the recent COVID-19 pandemic. Characterization of humoral responses to SARS-CoV-2 infection, including immunoglobulin isotype usage, neutralizing activity and memory B cell generation, is necessary to provide critical insights on the formation of immune memory in Indian subjects. In this study, we evaluated SARS-CoV-2 receptor-binding domain (RBD)-specific IgG, IgM, and IgA antibody responses, neutralization of live virus, and RBD-specific memory B cell responses in pre-pandemic healthy versus convalescent COVID-19 individuals from India. We observed substantial heterogeneity in the formation of humoral and B cell memory post COVID-19 recovery. While a vast majority (38/42, 90.47%) of COVID-19 recovered individuals developed SARS-CoV-2 RBD-specific IgG responses, only half of them had appreciable neutralizing antibody titers. RBD-specific IgG titers correlated with these neutralizing antibody titers as well as with RBD-specific memory B cell frequencies. In contrast, IgG titers measured against SARS-CoV-2 whole virus preparation, which includes responses to additional viral proteins besides RBD, did not show robust correlation. Our results suggest that assessing RBD-specific IgG titers can serve as a surrogate assay to determine the neutralizing antibody response. These observations have timely implications for identifying potential plasma therapy donors based on RBD-specific IgG in resource-limited settings where routine performance of neutralization assays remains a challenge. Importance Our study provides an understanding of SARS-CoV-2-specific neutralizing antibodies, binding antibodies and memory B cells in COVID-19 convalescent subjects from India. Our study highlights that PCR-confirmed convalescent COVID-19 individuals develop SARS-CoV-2 RBD-specific IgG antibodies, which correlate strongly with their neutralizing antibody titers. RBD-specific IgG titers, thus, can serve as a valuable surrogate measurement for neutralizing antibody responses. These finding have timely significance for selection of appropriate individuals as donors for plasma intervention strategies, as well as determining vaccine efficacy.

Abstract The SARS-CoV-2 BA.1 and BA.2 (Omicron) variants contain more than 30 mutations within the spike protein and evade therapeutic monoclonal antibodies (mAbs). Here, we report a receptor-binding domain (RBD) targeting human antibody (002-S21F2) that effectively neutralizes live viral isolates of SARS-CoV-2 variants of concern (VOCs) including Alpha, Beta, Gamma, Delta, and Omicron (BA.1 and BA.2) with IC50 ranging from 0.02 – 0.05 μg/ml. This near germline antibody 002-S21F2 has unique genetic features that are distinct from any reported SARS-CoV-2 mAbs. Structural studies of the full-length IgG in complex with spike trimers (Omicron and WA.1) reveal that 002-S21F2 recognizes an epitope on the outer face of RBD (class-3 surface), outside the ACE2 binding motif and its unique molecular features enable it to overcome mutations found in the Omicron variants. The discovery and comprehensive structural analysis of 002-S21F2 provide valuable insight for broad and potent neutralization of SARS-CoV-2 Omicron variants BA.1 and BA.2.

A detailed understanding of the molecular features of the neutralizing epitopes developed by viral escape mutants is important for predicting and developing vaccines or therapeutic antibodies against continuously emerging SARS-CoV-2 variants. Here, we report three human monoclonal antibodies (mAbs) generated from COVID-19 recovered individuals during first wave of pandemic in India. These mAbs had publicly shared near germline gene usage and potently neutralized Alpha and Delta, but poorly neutralized Beta and completely failed to neutralize Omicron BA.1 SARS-CoV-2 variants. Structural analysis of these three mAbs in complex with trimeric spike protein showed that all three mAbs are involved in bivalent spike binding with two mAbs targeting class-1 and one targeting class-4 Receptor Binding Domain (RBD) epitope. Comparison of immunogenetic makeup, structure, and function of these three mAbs with our recently reported class-3 RBD binding mAb that potently neutralized all SARS-CoV-2 variants revealed precise antibody footprint, specific molecular interactions associated with the most potent multi-variant binding / neutralization efficacy. This knowledge has timely significance for understanding how a combination of certain mutations affect the binding or neutralization of an antibody and thus have implications for predicting structural features of emerging SARS-CoV-2 escape variants and to develop vaccines or therapeutic antibodies against these.

Previous studies have shown that bicyclic azetidines are potent and selective inhibitors of apicomplexan phenylalanine tRNA synthetase (PheRS), leading to parasite growth inhibition in vitro and in vivo, including in models of Toxoplasma infection. Despite these useful properties, additional optimization is required for the development of efficacious treatments of toxoplasmosis from this inhibitor series, in particular to achieve sufficient exposure in the brain. Here, we describe a series of PheRS inhibitors built on a new bicyclic pyrrolidine core scaffold designed to retain the exit-vector geometry of the isomeric bicyclic azetidine core scaffold while offering avenues to sample diverse chemical space. Relative to the parent series, bicyclic pyrrolidines retain reasonable potency and target selectivity for parasite PheRS vs. host. Further structure-activity relationship studies revealed that the introduction of aliphatic groups improved potency, ADME and PK properties, including brain exposure. The identification of this new scaffold provides potential opportunities to extend the analog series to further improve selectivity and potency and ultimately deliver a novel, efficacious treatment of toxoplasmosis.

The molecular mechanisms by which P. knowlesi and P. vivax invade human red blood cells have long been studied. Malaria parasite erythrocytic stages comprise of repeated bursts of parasites via cyclical invasion of host RBCs using dedicated receptor-ligand interactions. A family of erythrocyte-binding proteins (EBPs) from P. knowlesi and P. vivax attach to human Duffy antigen receptor for chemokines (DARC) via their Duffy binding-like domains (Pv-DBL and Pk-DBL respectively) for invasion. Here, we provide a comprehensive overview that presents new insights on the atomic resolution interactions that underpin the binding of human DARC with Pk/Pv-DBLs. Based on extensive structural and biochemical data, we provide a novel, testable and overarching interaction model that rationalizes even contradictory pieces of evidence that have so far existed in the literature on Pk/Pv-DBL/DARC binding determinants. We address the conundrum of how parasite-encoded Pk/Pv-DBLs recognize human DARC via its two sulfated tyrosine residues. We collate evidence for two distinct DARC integration sites on Pk/Pv-DBLs that together likely engage the sulfated DARC extracellular domain. These analyses are important for both malaria vaccine and inhibitor development efforts that are targeted at abrogating Pk/Pv-DBL/DARC coupling as one avenue to prevent invasion of P. vivax into human red blood cells.