Abstract Histone variants play a crucial role in chromatin structure organization and gene expression. Trypanosomatids have an unusual H2B variant (H2B.V) that is known to dimerize with the variant H2A.Z generating unstable nucleosomes. Previously, we found that H2B.V protein is enriched in nonreplicative life forms of Trypanosoma cruzi, suggesting that this variant may contribute to the differences in chromatin structure and global transcription rates observed among parasite life forms. Here, we performed the first genome-wide profiling of histone localization in T. cruzi using replicative and nonreplicative life forms, and we found that H2B.V was preferentially located at the edges of divergent switch regions, which encompass putative transcriptional start regions; at some tDNA loci; and between the conserved and disrupted genome compartments, mainly at trans-sialidase, mucin and MASP genes. Remarkably, the chromatin of nonreplicative forms was depleted of H2B.V-enriched peaks in comparison to replicative forms. Interactome assays indicated that H2B.V associated specifically with H2A.Z, bromodomain factor 2, nucleolar proteins and a histone chaperone, among others. Parasites expressing reduced H2B.V levels were associated with higher rates of parasite differentiation and mammalian cell infectivity. Taken together, H2B.V demarcates critical genomic regions and associates with regulatory chromatin proteins, suggesting a scenario wherein local chromatin structures associated with parasite differentiation and invasion are regulated during the parasite life cycle. Author Summary Trypanosomatids have to adapt to different environmental conditions, changing their morphology, gene expression and metabolism. These organisms have many unique features in terms of gene expression regulation. The genomic organization includes polycistronic regions with the absence of well-defined transcription start sites. In T. brucei , histone variants mark the start and ending sites of transcription; however, little is known about whether these proteins change their genome location, expression levels and interactors along life forms and what the impact is of these changes on parasite differentiation and infection. In T. cruzi, the causative agent of Chagas disease, we previously found that the histone variant of H2B is enriched in nonreplicative and infective forms, suggesting that this variant may contribute to the differences in chromatin structure and global transcription rates observed among these life forms. Here, we aimed to go one step further and performed the first histone ChIP-seq analysis in T. cruzi , in which we found that H2B.V was enriched at divergent strand switch regions, some tDNA loci and other critical genomic regions associated with T. cruzi genome compartments. We found that H2B.V interacts with a bromodomain factor, suggesting an intricate network involving chromatin acetylation around H2B.V enriched sites. Moreover, parasites expressing reduced H2B.V levels were associated with higher rates of differentiation and mammalian cell infectivity.

Since 2021, the emergence of variants of concern (VOC) has led Brazil to experience record numbers of in COVID-19 cases and deaths. The expanded spread of the SARS-CoV-2 combined with a low vaccination rate has contributed to the emergence of new mutations that may enhance viral fitness, leading to the persistence of the disease. Due to limitations in the real-time genomic monitoring of new variants in some Brazilian states, we aimed to investigate whether genomic surveillance, coupled with epidemiological data and SARS-CoV-2 variants spatiotemporal spread in a smaller region, can reflect the pandemic progression at a national level. Our findings revealed three SARS-CoV-2 variant replacements from 2021 to early 2022, corresponding to the introduction and increase in the frequency of Gamma, Delta, and Omicron variants, as indicated by peaks of the Effective Reproductive Number (Reff). These distinct clade replacements triggered two waves of COVID-19 cases, influenced by the increasing vaccine uptake over time. Our results indicated that the effectiveness of vaccination in preventing new cases during the Delta and Omicron circulations was six and eleven times higher, respectively, than during the period when Gamma was predominant, and it was highly efficient in reducing the number of deaths. Furthermore, we demonstrated that genomic monitoring at a local level can reflect the national trends in the spread and evolution of SARS-CoV-2.

Abstract Dengue virus (DENV), a mosquito-borne flavivirus, is causing a significant outbreak in Brazil. The recent surge in complete DENV genome sequences necessitates a standardized classification system for an improved understanding of viral dynamics and transmission patterns. Traditionally, DENV classification relies on serotypes and genotypes but lacks a consensus for sub-genotype classification. This hinders comprehensive analyses of viral diversity. We address this gap by proposing a novel lineage classification system for DENV using a semi-automatic workflow, leveraging the use of complete genome sequences to classify and re-evaluate DENV genetic diversity. This system offers a more granular classification scheme compared to current methods. The proposed hierarchical nomenclature, incorporating serotype, genotype, subgenotype, lineage, and sublineage, facilitates precise tracking of viral introductions and evolutionary events. This information might have crucial implications for public health interventions, enabling more targeted control strategies and improved monitoring of vaccine effectiveness during future outbreaks.

The cosynthesis of DNA and RNA frequently results in conflicts between replication and transcription, which can lead to genomic instability. In trypanosomatids, a eukaryotic group whose genes are arranged into polycistronic transcription units, this phenomenon and its consequences have not yet been investigated. Here, we developed a formula to estimate the minimum number of origins (mo) required to duplicate an entire chromosome. After applying this formula in T. brucei, we compared the results with the number of mapped constitutive origins, which share close similarities. However, when we applied another formula that takes into account the positions of the mapped constitutive origins, we determined that these origins are not sufficient to allow complete replication within the S phase duration, making it necessary to activate non-constitutive origins. Moreover, computational and biological assays pointed to transcription being responsible for activating non-constitutive origins. Together, our results suggest that transcription action (probably through conflicts with replication) contributes to the activation of origins to maintain the robustness of S phase duration. The usage of this entire pool of origins seems to be of paramount importance since it contributes to the maintenance of DNA replication, allowing the survival of this divergent parasite.

Influenza A and B viruses pose significant global health threats, with substantial impacts on morbidity and mortality. Understanding their molecular epidemiology in Brazil, a key hub for the circulation and dissemination of these viruses in South America, remains limited. This study, part of the Center for Viral Surveillance and Serological Assessment (CeVIVAS) project, addresses this by analyzing data and samples from all Brazilian macroregions, along with publicly available sequences from 2021-2023. Phylogenetic analysis of the Hemagglutinin (HA) segment of Influenza A/H1N1pdm09, A/H3N2, and Influenza B/Victoria-lineage revealed the predominance of A/H3N2 2a.3 strain in 2021 and early 2022. This was succeeded by A/H3N2 2b until October 2022, after which A/H1N1pdm09 5a.2a and 5a.2a.1 lineages became prevalent, maintaining this status throughout 2023. B/Victoria circulated at low levels between December 2021 and September 2022, becoming co-prevalent with A/H1N1pdm09 5a.2a and 5a.2a.1 lineages. Comparing the vaccine strain A/Darwin/9/2021 with circulating A/H3N2 viruses from 2021-2023 revealed shared mutations to aspartic acid at residues 186 and 225, altering the RBD domain's charge. For A/H1N1pdm09, the 2022 consensus of 5a.2a.1 and the vaccine strain A/Victoria/2570/2019 had 14 amino acid substitutions. Key residues such as H180, D187, K219, R223, E224, and T133 are involved in hydrogen interactions with sialic acids, while N130, K142, and D222 may influence distance interactions based on docking analyses. Distinct Influenza A lineage frequency patterns across Brazil's macroregions underscore regional variations in virus circulation. This study characterizes the dynamics of Influenza A and B viruses in Brazil, offering valuable insights into their circulation patterns. These findings have significant public health implications, informing strategies to mitigate transmission risks, optimize vaccination efforts, and enhance outbreak control measures.

Abstract Background Genomic organization and gene expression regulation in trypanosomes are remarkable because protein-coding genes are organized into codirectional gene clusters with unrelated functions. Moreover, there is no dedicated promoter for each gene, resulting in polycistronic gene transcription, with posttranscriptional control playing a major role. Nonetheless, these parasites harbor epigenetic modifications at critical regulatory genome features that dynamically change among parasite stages, which are not fully understood. Results Here, we investigated the impact of chromatin changes in a scenario commanded by posttranscriptional control exploring the parasite Trypanosoma cruzi and its differentiation program using genome-wide approaches supported by transmission electron microscopy. The integration of FAIRE and MNase-seq data, two complementary epigenomic approaches, enabled us to identify differences in T. cruzi genome compartments, putative transcriptional start regions and virulence factors. In addition, we also detected developmental chromatin regulation at tRNA loci (tDNA), which seems to be linked to the translation regulatory mechanism required for parasite differentiation. Strikingly, a positive correlation was observed between active chromatin and steady-state transcription levels. Conclusion Taken together, our results indicate that chromatin changes reflect the unusual gene expression regulation of trypanosomes and the differences among parasite developmental stages, even in the context of a lack of canonical transcriptional control of protein-coding genes.

Abstract Trypanosomatids are eukaryotic parasites exhibiting polycistronic transcription and trans-splicing. Post-transcriptional mechanisms are acknowledged as pivotal in gene expression regulation of their protein-coding genes. To comprehensively investigate the impact of transcription on gene expression in Trypanosoma cruzi and the association with the epigenetic landscape, we conducted a genome-wide nascent transcriptomic analysis. Our findings reveal significant asymmetrical transcriptional abundance across the genome, notably between polycistronic transcription units (PTUs) enriched in conserved genes (core PTUs) and those containing virulence genes (disruptive PTUs). We found that trypanosomes exploit linear genome organization to regulate transcription abundance by embedding virulence genes into highly transcribed core-enriched PTUs, by positioning PTUs near non-coding regions of small non-coding RNAs (e.g., tRNAs, snoRNAs), and by placing core CDSs in PTUs of various sizes. Additionally, we found correlations between open chromatin status and nascent transcript levels, both globally and particularly at transcription starting regions (divergent strand switch regions - dSSRs), indicating a crucial role for chromatin architecture in transcriptional regulation. While both core and disruptive dSSRs exhibit similar levels of some epigenetic marks (H2B.V deposition and 5mC), disruptive dSSRs display significantly higher 5hmC content and nucleosome occupancy compared to core dSSRs. Furthermore, we identified distinct conserved motifs within dSSRs of core and disruptive PTUs. These findings challenge the notion of constitutive and uniform transcription in T. cruzi , underscoring the paramount importance of linear genome organization, cis-acting motifs, and chromatin landscape in transcriptional regulation.