Mitophagy is thought to play an important role in mitochondrial quality control. Mitochondrial division is believed to occur first, and autophagosome formation subsequently occurs to enwrap mitochondria as a process of mitophagy. However, there has not been any temporal analysis of mitochondrial division and autophagosome formation in mitophagy. Therefore, the relationships among these processes remain unclear. We show that the mitochondrial division factor Dnm1 in yeast or Drp1 in mammalian cells is dispensable for mitophagy. Autophagosome formation factors, such as FIP200, ATG14, and WIPIs, were essential for the mitochondrial division for mitophagy. Live-cell imaging showed that isolation membranes formed on the mitochondria. A small portion of the mitochondria then divided from parental mitochondria simultaneously with the extension of isolation membranes and autophagosome formation. These findings suggest the presence of a mitophagy process in which mitochondrial division for mitophagy is accomplished together with autophagosome formation.

Most autophagy-related genes, or ATG genes, have been identified through studies using budding yeast. Although the functions of the ATG genes are well understood, the contributions of individual genes to non-selective and various types of selective autophagy remain to be fully elucidated. In this study, we quantified the activity of non-selective autophagy, the cytoplasm-to-vacuole targeting (Cvt) pathway, mitophagy, endoplasmic reticulum (ER)-phagy and pexophagy in all Saccharomyces cerevisiae atg mutants. Among the mutants of the core autophagy genes considered essential for autophagy, the atg13 mutant and mutants of the genes involved in the two ubiquitin-like conjugation systems retained residual autophagic functionality. In particular, mutants of the Atg8 ubiquitin-like conjugation system (the Atg8 system) exhibited substantial levels of non-selective autophagy, the Cvt pathway and pexophagy, although mitophagy and ER-phagy were undetectable. Atg8-system mutants also displayed intravacuolar vesicles resembling autophagic bodies, albeit at significantly reduced size and frequency. Thus, our data suggest that membranous sequestration and vacuolar delivery of autophagic cargo can occur in the absence of the Atg8 system. Alongside these findings, the comprehensive analysis conducted here provides valuable datasets for future autophagy research.

Abstract SARS-CoV-2 pandemic alerts us that spillovers of various animal coronaviruses to human in the future may bring us enormous damages. Thus, there is a significant need of antibody-based drugs to treat patients infected with previously unseen coronaviruses.CV804 against the S2 domain of the spike protein, which is less prone to mutations. CV804 shows not only broad cross-reactivities with representative 20 animal-origin coronaviruses but also with diseases-associated human beta coronaviruses including SARS-CoV, MERS-CoV, HCoV-OC43, HCoV-HKU1 and mutant strains of SARS-CoV-2. Other than that, the main characteristics of CV804 are that it has strong antibody-dependent cellular cytotoxicity (ADCC) activity to SARS-CoV2 spike protein-expressed cells in vitro and completely lacks virus-neutralization activity. Comprehensively in animal models, CV804 suppressed disease progression by SARS-CoV-2 infection. Structural studies using HDX-MS and point mutations of recombinant spike proteins revealed that CV804 binds to a unique epitope within the highly conserved S2 domain of the spike proteins of various coronaviruses. Based on the overall data, we suggest that the non-neutralizing CV804 antibody recognizes the conformational structure of the spike protein expressed on the surface of the infected cells and weakens the viral virulence by supporting host immune cells’ attack through ADCC activity in vivo. CV804 epitope identified in this study is not only useful for the design of pan-corona antibody therapeutics but also to design next-generation coronavirus vaccines and antiviral drugs.

Mitochondria undergo fission and fusion, and their coordinated balance is crucial for maintaining mitochondrial homeostasis. In yeast, the dynamin-related protein Dnm1 is a mitochondrial fission factor acting from outside the mitochondria. We recently reported the mitochondrial intermembrane space protein Atg44/mitofissin/Mdi1/Mco8 as a novel fission factor, but the relationship between Atg44 and Dnm1 remains elusive. Here, we show that Atg44 is required to complete Dnm1-mediated mitochondrial fission under homeostatic conditions. Atg44-deficient cells often exhibit enlarged mitochondria with accumulated Dnm1 and rosary-like mitochondria with Dnm1 foci at constriction sites. These mitochondrial constriction sites retain the continuity of both the outer and inner membranes within an extremely confined space, indicating that Dnm1 is unable to complete mitochondrial fission without Atg44. Moreover, accumulated Atg44 proteins are observed at mitochondrial constriction sites. These findings suggest that Atg44 and Dnm1 cooperatively execute mitochondrial fission from inside and outside the mitochondria, respectively.

The SARS-CoV-2 pandemic alerted the potential for significant harm due to future cross-species transmission of various animal coronaviruses to human. There is a significant need of antibody-based drugs to treat patients infected with previously unseen coronaviruses. In this study, we generated CV804, an antibody that binds to the S2 domain of SARS-CoV-2 spike protein, which is highly conserved across the coronavirus family and less susceptible to mutations. CV804 demonstrated broad cross-reactivities not only disease-associated human beta coronaviruses including SARS-CoV, MERS-CoV, HCoV-OC43, HCoV-HKU1 and with existing mutant strains of SARS-CoV-2 and but also with 20 representative animal-origin coronaviruses. CV804 exhibits strong antibody-dependent cellular cytotoxicity (ADCC) to SARS-CoV-2 spike protein expressed on cells in vitro , while completely lacks virus-neutralization activity. In animal models, CV804 suppressed disease progression caused by SARS-CoV-2 infection. Structural studies using HDX-MS combined with reactivity analysis with point mutants of recombinant spike proteins revealed that CV804 binds to a unique conformational epitope within the S2 domain of the spike proteins that is highly conserved among various coronaviruses. Overall, obtained data suggest that the non-neutralizing CV804 antibody recognizes the conformational structure of the spike protein displayed on the surface of infected cells and weakens the viral virulence by supporting the host immune cells’ attack through ADCC activity in vivo . The CV804 epitope information revealed in this study is useful for designing pan-corona antibody therapeutics and universal coronavirus vaccines for preparing potential future pandemics.