Brucella spp. are facultative intracellular Gram negative bacteria with specific tropism for monocytes/macrophages. Clinical manifestations of brucellosis are primarily immune-mediated and not thought to be due to bacterial virulence factors. Acquired immunity to brucellosis has been studied through observations of naturally infected hosts (cattle, goats), laboratory mouse models, and human infection. Cell-mediated immunity drives the clinical manifestations of human disease after exposure to Brucella species but high antibody responses are not associated with protective immunity. The precise mechanisms by which cell-mediated immune responses confer protection or lead to disease manifestations remain poorly understood. Descriptive studies of immune responses in human brucellosis show that TH1 (interferon-gamma) are associated with dominant immune responses, findings consistent with animal studies. Whether these T cell responses are protective, or determine the different clinical responses associated with brucellosis is unknown, especially with regard to undulant fever manifestations, relapsing disease, or are associated with responses to distinct sets of Brucella spp. antigens are unknown. Few data regarding T cell responses in terms of specific recognition of Brucella spp. protein antigens and peptidic epitopes, either by CD4+ or CD8+ T cells, have been identified in human brucellosis patients. Additionally because current attenuated Brucella vaccines used in animals cause human disease, there is a true need for a recombinant protein subunit vaccine for human brucellosis, as well as for improved diagnostics in terms of prognosis and identification of unusual forms of brucellosis. This review will focus on current understandings of antigen-specific immune responses induced by Brucella protein antigens that has promise for yielding new insights into vaccine and diagnostics development, and for understanding pathogenetic mechanisms of human brucellosis.

Leptospirosis, caused by spirochetes of the genus Leptospira, is a globally widespread, neglected and emerging zoonotic disease. While whole genome analysis of individual pathogenic, intermediately pathogenic and saprophytic Leptospira species has been reported, comprehensive cross-species genomic comparison of all known species of infectious and non-infectious Leptospira, with the goal of identifying genes related to pathogenesis and mammalian host adaptation, remains a key gap in the field. Infectious Leptospira, comprised of pathogenic and intermediately pathogenic Leptospira, evolutionarily diverged from non-infectious, saprophytic Leptospira, as demonstrated by the following computational biology analyses: 1) the definitive taxonomy and evolutionary relatedness among all known Leptospira species; 2) genomically-predicted metabolic reconstructions that indicate novel adaptation of infectious Leptospira to mammals, including sialic acid biosynthesis, pathogen-specific porphyrin metabolism and the first-time demonstration of cobalamin (B12) autotrophy as a bacterial virulence factor; 3) CRISPR/Cas systems demonstrated only to be present in pathogenic Leptospira, suggesting a potential mechanism for this clade's refractoriness to gene targeting; 4) finding Leptospira pathogen-specific specialized protein secretion systems; 5) novel virulence-related genes/gene families such as the Virulence Modifying (VM) (PF07598 paralogs) proteins and pathogen-specific adhesins; 6) discovery of novel, pathogen-specific protein modification and secretion mechanisms including unique lipoprotein signal peptide motifs, Sec-independent twin arginine protein secretion motifs, and the absence of certain canonical signal recognition particle proteins from all Leptospira; and 7) and demonstration of infectious Leptospira-specific signal-responsive gene expression, motility and chemotaxis systems. By identifying large scale changes in infectious (pathogenic and intermediately pathogenic) vs. non-infectious Leptospira, this work provides new insights into the evolution of a genus of bacterial pathogens. This work will be a comprehensive roadmap for understanding leptospirosis pathogenesis. More generally, it provides new insights into mechanisms by which bacterial pathogens adapt to mammalian hosts.

Abstract Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), the causative agent of coronavirus disease (COVID-19), continues to be a pressing health concern. In this study, we investigated the impact of SARS-CoV-2 infection on host microRNA (miRNA) populations in three human lung-derived cell lines, as well as in nasopharyngeal swabs from SARS-CoV-2 infected individuals. We did not detect any major and consistent differences in host miRNA levels after SARS-CoV-2 infection. However, we unexpectedly discovered a viral miRNA-like small RNA, named vmiR-5p (for viral miRNA), derived from the SARS-CoV-2 ORF7a transcript. Its abundance ranges from low to moderate as compared to host miRNAs. vmiR-5p functionally associates with Argonaute proteins — core components of the RNA interference pathway — leading to downregulation of host transcripts. One such host messenger RNA encodes Basic Leucine Zipper ATF-Like Transcription Factor 2 (BATF2), which is linked to interferon signaling. We demonstrate that vmiR-5p production relies on cellular machinery, yet is independent of Drosha protein, and is enhanced by the presence of a strong and evolutionarily conserved hairpin formed within the ORF7a sequence. Significance statement We discovered that severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) expresses a small viral non-coding RNA, named vmiR-5p (for viral miRNA), derived from the ORF7a transcript. vmiR-5p associates with the cellular RNA interference machinery to regulate host transcripts likely via target silencing. The production of vmiR-5p relies on cellular machinery and the formation of a strong hairpin within ORF7a sequences. This newly-described vmiR-5p may contribute to SARS-CoV-2 pathogenesis and could become a target for therapeutic intervention.

Vector-borne diseases are a leading cause of death worldwide and pose a substantial unmet medical need. Pathogens binding to host extracellular proteins (the "exoproteome") represents a crucial interface in the etiology of vector-borne disease. Here, we used bacterial selection to elucidate host-microbe interactions in high throughput (BASEHIT)—a technique enabling interrogation of microbial interactions with 3,324 human exoproteins—to profile the interactomes of 82 human-pathogen samples, including 30 strains of arthropod-borne pathogens and 8 strains of related non-vector-borne pathogens. The resulting atlas revealed 1,303 putative interactions, including hundreds of pairings with potential roles in pathogenesis, including cell invasion, tissue colonization, immune evasion, and host sensing. Subsequent functional investigations uncovered that Lyme disease spirochetes recognize epidermal growth factor as an environmental cue of transcriptional regulation and that conserved interactions between intracellular pathogens and thioredoxins facilitate cell invasion. In summary, this interactome atlas provides molecular-level insights into microbial pathogenesis and reveals potential host-directed targets for next-generation therapeutics.

Withdrawal Statement The authors have withdrawn this manuscript owing to their inability to independently reproduce the microscopy results shown in Figure 2 and 3. Therefore, the authors do not wish this work to be cited as reference for the project. If you have any questions, please contact the corresponding author.

Malaria molecular surveillance (MMS) can provide insights into transmission dynamics, guiding national control/elimination programs. Considering the genetic differences among parasites from different areas in the Peruvian Amazon, we previously designed SNP barcode panels for

Abstract Pathogenic Leptospira , the causative agents of leptospirosis, comprise >200 serotypes (called serovars). Most have a restricted reservoir-host range, and some, e.g., serovar Copenhageni, are cosmopolitan and of public health importance owing to their propensity to produce severe, fatal disease in humans. Available serotyping approaches—such as multi-locus sequence typing, core genome sequence typing, pulsed-field gel electrophoresis, and the cross-agglutination absorption test—are tedious and expensive, and require isolation of the organisms in culture media—a protracted and incredibly inefficient process— precluding their use in prospective studies or outbreak investigations. The unavailability of culture-independent assays capable of distinguishing Leptospira serotypes remains a crucial gap in the field. Here, we have developed a simple yet specific real-time qPCR assay—targeting a Leptospira -unique gene encoding a putative polysaccharide flippase—that provides intra-species, serotype-defining (i.e., epidemiologically useful) information, and improves upon the sensitivity of preferred lipL32 -based qPCR-based diagnostic tests. The assay, dubbed RAgI (“rage one”), is r apid and a ffordable, and reliably and specifically detects g roup I pathogenic Leptospira in culture, serum and urine, with no detectable off-target amplification—even of the genetically related but low virulence group II pathogenic (formerly “intermediate”) or non-pathogenic Leptospira . It retained 100% diagnostic specificity when tested against difficult sample types, including field-collected dog urine-samples and environmental samples containing varied and complex microbial species-consortia. And holds considerable promise in the clinical setting, and for routine epidemiological and environmental surveillance studies.

Abstract Leptospirosis is a globally important neglected zoonotic disease subject to both small scale outbreaks and weather-driven, large-scale epidemics. Due to gaps in our understanding of Leptospira biology, pathogenetic mechanisms of leptospirosis remain largely unknown. Previous data suggest that a gene family, PF07598, unique amongst most known bacterial pathogens and encoding so-called “Virulence-Modifying (VM)” proteins, are important virulence determinants. Here, we show that VM proteins are potent cytotoxins, sharing a distinct domain organization while exhibiting varied mechanisms of cellular toxicity. Structural homology searches using Phyre2 suggest that VM proteins are novel R-type lectins containing an N-terminal ricin B chain-like domain. As is known for native ricin B-chain, recombinant full-length rLA3490 (most highly up-regulated in vivo ) and an N-terminal fragment, t3490 , containing a partial ricin B-domain, bound to asialofetuin and directly competed for asialofetuin binding with recombinant ricin B chain. While t3490 bound to the HeLa cell surface but was neither internalized nor cytotoxic, rLA3490 bound to the HeLa cell surface, was rapidly internalized, translocated to the nucleus inducing chromosomal fragmentation, and was rapidly cytolethal, providing strong evidence that Leptospira VM proteins are bona fide cytotoxins. Because monoclonal antibodies impeding cell entry or intracellular trafficking of ricin holotoxin clearly mitigate its toxicity, that VM proteins share binding and intracellular trafficking mechanisms suggests that anti-VM-protein antibody-based (anti-toxin) therapeutics could ameliorate severe complications of leptospirosis thereby improving prognosis. As most VM proteins are restricted to high-virulence Leptospira species with some, e.g., LA3490, being exceptionally potent, their level in serum might be a potentially useful indicator of a poor prognosis, thus identifying high risk patients. Author Summary The PF07598 gene family encoding Virulence-Modifying (VM) proteins in pathogenic Leptospira species is associated with severe manifestations of leptospirosis. Structural homology searches indicate that VM proteins contain an N-terminal ricin B chain-like domain, biochemically confirmed in asialofetuin binding and competitive-binding assays suggesting that VM proteins bind to terminal galactosyl residues of this model ricin B domain binding protein. The leptospiral N-terminal ricin B chain-like domain mediated VM protein binding to HeLa cells. Full-length recombinant protein rapidly led to cell death. Amino acid conservation among PF07598 family members at the N-terminal ricin B chain-like domain suggests that VM protein levels in serum might be a useful biomarker for quickly identifying at-risk patients, and that novel “anti-toxin”-based therapeutics could ameliorate severe complications of leptospirosis, both of which remain to be explored.

Abstract Vale do Rio Juruá in western Acre, Brazil, has reported highest malaria numbers since 2005, and is considered persistent transmission hotspot. Fish farming development was encouraged to improve standard of living, resulting in productive breeding sites for Amazonian malaria vector species, including Nyssorhynchus darlingi that, combined with the high human density and mobility, adds to the local malaria burden. This study reports entomological profile of immature and adult Ny. darlingi at three sites in Mâncio Lima, Acre, during the rainy and dry season (February to September, 2017). From 63 fishponds, 10,859 larvae were collected, including 5,512 first-instar Anophelinae larvae and 4,927 second, third and fourth-instars, of which 8.5% (n = 420) were Ny. darlingi . This species was most abundant in not-abandoned fishponds and in the presence of emerging aquatic vegetation. Seasonal analysis of immatures in urban landscapes found no significant difference in the numbers of Ny. darlingi , corresponding to equivalent population density during the rainy to dry transition period. However, in the rural landscape, significantly higher numbers of Ny. darlingi larvae were collected in August (IRR = 5.80, p = 0.037) and September (IRR = 6.62, p = 0.023) (dry season), compared to February (rainy season), suggesting important role of fishponds for vector population maintenance during the seasonal transition in this landscape type. Adult sampling detected mainly Ny. darlingi (~93%), with similar outdoor feeding behavior, but different abundance according to landscape profile: urban site 1 showed higher peaks of human biting rate in May (46 bites/person/hour), than February (4) and September (15), while rural site 3 shows similar HBR during the same sampling period (22, 24 and 21, respectively). This study contributes to a better understanding of the larvae biology of the main malaria vector in the Vale do Rio Juruá region and, ultimately will support vector control efforts.