Abstract The PAN-INDIA 1000 SARS-CoV-2 RNA Genome Sequencing Consortium has achieved its initial goal of completing the sequencing of 1000 SARS-CoV-2 genomes from nasopharyngeal and oropharyngeal swabs collected from individuals testing positive for COVID-19 by Real Time PCR. The samples were collected across 10 states covering different zones within India. Given the importance of this information for public health response initiatives investigating transmission of COVID-19, the sequence data is being released in GISAID database. This information will improve our understanding on how the virus is spreading, ultimately helping to interrupt the transmission chains, prevent new cases of infection, and provide impetus to research on intervention measures. This will also provide us with information on evolution of the virus, genetic predisposition (if any) and adaptation to human hosts. One thousand and fifty two sequences were used for phylodynamic, temporal and geographic mutation patterns and haplotype network analyses. Initial results indicate that multiple lineages of SARS-CoV-2 are circulating in India, probably introduced by travel from Europe, USA and East Asia. A2a (20A/B/C) was found to be predominant, along with few parental haplotypes 19A/B. In particular, there is a predominance of the D614G mutation, which is found to be emerging in almost all regions of the country. Additionally, mutations in important regions of the viral genome with significant geographical clustering have also been observed. The temporal haplotype diversities landscape in each region appears to be similar pan India, with haplotype diversities peaking between March-May, while by June A2a (20A/B/C) emerged as the predominant one. Within haplotypes, different states appear to have different proportions. Temporal and geographic patterns in the sequences obtained reveal interesting clustering of mutations. Some mutations are present at particularly high frequencies in one state as compared to others. The negative estimate Tajimas D (D = −2.26817) is consistent with the rapid expansion of SARS-CoV-2 population in India. Detailed mutational analysis across India to understand the gradual emergence of mutants at different regions of the country and its possible implication will help in better disease management.

Abstract Many viruses utilize the host endo-lysosomal network to infect cells. Tracing the endocytic itinerary of SARS-CoV2 can provide insights into viral trafficking and aid in designing new therapeutic targets. Here, we demonstrate that the receptor binding domain (RBD) of SARS-CoV2 is internalized via the clathrin and dynamin-independent, pH-dependent CLIC/GEEC (CG) endocytic pathway. Endosomal acidification inhibitors like BafilomycinA1 and NH 4 Cl, which inhibit the CG pathway, strongly block the uptake of RBD. Using transduction assays with SARS-CoV2 Spike-pseudovirus, we confirmed that these acidification inhibitors also impede viral infection. By contrast, Chloroquine neither affects RBD uptake nor extensively alters the endosomal pH, yet attenuates Spike-pseudovirus entry, indicating a pH-independent mechanism of intervention. We screened a subset of FDA-approved acidification inhibitors and found Niclosamide to be a potential SARS-CoV2 entry inhibitor. Niclosamide, thus, could provide broader applicability in subverting infection of similar category viruses entering host cells via this pH-dependent endocytic pathway.

Spatially controlled, cargo-specific endocytosis is essential for development, tissue homeostasis, and cancer invasion and is often hijacked by viral infections 1 . Unlike clathrin-mediated endocytosis, which exploits cargo-specific adaptors for selective protein internalization, the clathrin and dynamin-independent endocytic pathway (CLIC-GEEC, CG-pathway) has until now been considered a bulk internalization route for the fluid phase, glycosylated membrane proteins and lipids 2,3 . Although the core molecular players of CG endocytosis have been recently defined, no cargo-specific adaptors are known and evidence of selective protein uptake into the pathway is lacking 3 . Here, we identify the first cargo-specific adaptor for CG-endocytosis and demonstrate its clinical relevance in breast cancer progression. By combining unbiased molecular characterization and super-resolution imaging, we identified the actin-binding protein swiprosin-1 (EFHD2) as a cargo-specific adaptor regulating integrin internalization via the CG-pathway. Swiprosin-1 couples active Rab21-associated integrins with key components of the CG-endocytic machinery, IRSp53 and actin. Swiprosin-1 is critical for integrin endocytosis, but not for other CG-cargo and supports integrin-dependent cancer cell migration and invasion, with clinically relevant implications for breast cancer. Our results demonstrate a previously unknown cargo selectivity for the CG-pathway and opens the possibility to discover more adaptors regulating it.

Abstract Genomic surveillance in response to coronavirus disease (COVID-19) pandemic is crucial for tracking spread, identify variants of concern (VoCs) and understand the evolution of its etiological agent, severe acute respiratory syndrome coronavirus-2 (SARS-CoV-2). India has experienced three waves of COVID-19 cases, which includes a deadly wave of COVID-19 that was driven by the Delta lineages (second/Delta wave) followed by another wave driven by the Omicron lineages (third/Omicron wave). These waves were particularly dramatic in the metropolitan cities due to high population density. We evaluated the prevalence, and mutational spectrum of SARS-CoV-2 variants/lineages in one such megapolis, Bengaluru city, across these three waves between October 2020 and June 2022. 15,134 SARS-CoV-2 samples were subjected to whole genome sequencing (WGS). Phylogenetic analysis revealed, SARS-CoV-2 variants in Bengaluru city belonged to 18 clades and 196 distinct lineages. As expected, the Delta lineages were the most dominant lineages during the second wave of COVID-19. The Omicron lineage BA.2 and its sublineages accounted for most of the COVID-19 cases in the third wave. Most number of amino acid changes were observed in spike protein. Among the 18 clades, majority of the mutations and least similarity at nucleotide sequence level with the reference genome were observed in Omicron clades.

Abstract Centrioles form centrosomes and cilia. In most proliferating cells, centrioles assemble through canonical duplication, which is spatially, temporally and numerically regulated by the cell cycle and the presence of mature centrioles. However, in certain cell-types, centrioles assemble de novo, yet by poorly understood mechanisms. Here, we established a controlled system to investigate de novo centriole biogenesis, using Drosophila melanogaster egg explants overexpressing Polo-like kinase 4 (Plk4), a trigger for centriole biogenesis. We show that at high Plk4 concentration, centrioles form de novo, mature and duplicate, independently of cell cycle progression and of the presence of other centrioles. Plk4 concentration determines the kinetics of centriole assembly. Moreover, our results suggest Plk4 operates in a switch-like manner to control the onset of de novo centriole formation, and that distinct biochemical kinetics regulate de novo and canonical biogenesis. Finally, we investigated which other factors modulate de novo centriole assembly and reveal that proteins of the pericentriolar matrix (PCM) promote biogenesis, likely by locally concentrating critical components.

T cells mount an immune response by measuring the binding strength of its T cell receptor (TCR) for peptide-loaded MHCs (pMHC) on an antigen-presenting cell. How T cells convert the lifetime of the extracellular TCR-pMHC interaction into an intracellular signal remains unknown. Here, we developed a synthetic signaling system in which the extracellular domains of the TCR and pMHC were replaced with short hybridizing strands of DNA. Remarkably, T cells can discriminate between DNA ligands differing by a single base pair. Single molecule imaging reveals that signaling is initiated when single ligand-bound receptors are converted into clusters, a time-dependent process requiring ligands with longer bound times. A computation model reveals that receptor clustering serves a kinetic proofreading function, enabling ligands with longer bound times to have disproportionally greater signaling outputs. These results suggest that spatial reorganization of receptors plays an important role in ligand discrimination in T cell signaling.

The plasma membrane of eukaryotic cells is organized into lipid and protein microdomains, whose assembly mechanisms and functions are incompletely understood. We demonstrate that proteins in the Nephrin/Nck/N-WASP actin-regulatory pathway cluster into micron-scale domains at the basal plasma membrane upon triggered phosphorylation of transmembrane Nephrin. The domains are persistent but readily exchange components with their surroundings, and their formation is dependent on the number of Nck SH3 domains, suggesting they are phase separated polymers assembled through multivalent interactions among the three proteins. The domains form independent of the actin cytoskeleton, but acto-myosin contractility induces their rapid lateral movement. Nephrin phosphorylation induces larger clusters at the cell periphery, which are associated with extensive actin assembly and dense filopodia. Our studies illustrate how multivalent interactions between proteins at the plasma membrane can produce micron-scale organization of signaling molecules, and how the resulting clusters can both respond to and control the actin cytoskeleton.

Numerous endocytic pathways operate simultaneously at the cell surface. Here we focus on the molecular machinery involved in the generation of endocytic vesicles of the clathrin and dynamin-independent CLIC/GEEC (CG) pathway. This pathway internalises many GPI-anchored proteins and a large fraction of the fluid-phase in different cell types. We developed a real-time TIRF assay using pH-sensitive GFP-GPI to identify nascent CG endocytic sites. The temporal profile of known CG pathway modulators showed that ARF1/GBF1 (GTPase/GEF pair) and CDC42 (RhoGTPase) are recruited sequentially to CG endocytic sites, ~60s and ~9s prior to scission. Using a limited RNAi screen, we found several BAR domain proteins affecting CG endocytosis and focused on IRSp53 and PICK1 that have interactions with CDC42 and ARF1 respectively. IRSp53, an I-BAR domain containing protein, was recruited to the plasma membrane at the site of forming CG endocytic vesicles and in its absence, nascent endocytic CLICs, did not form. The requirement for actin polymerization in the CG pathway suggested a role for nucleators of actin polymerization, and ARP2/3 was found enriched at the site of the forming endocytic vesicle. PICK1, a BAR domain containing protein and the ARP2/3 inhibitor is recruited at an early stage along with ARP2/3, but is removed from the endocytic site coincident with CDC42 recruitment and a burst of F-actin polymerization. This study provides a spatio-temporal understanding of the molecular machinery necessary to build a CG endocytic vesicle.

Quorum sensing (QS) is a recognized phenomenon that is crucial for regulating population-related behaviors in bacteria. However, the direct specific effect of QS molecules on host biology is largely under-studied. In this work, we show that the QS molecule DSF (cis-11-methyl-dodecenoic acid) produced by Xanthomonas campestris pv. campestris can suppress pathogen-associated molecular pattern (PAMP)-triggered immunity (PTI) in Arabidopsis thaliana, mediated by flagellin-induced activation of flagellin receptor FLS2. The DSF-mediated attenuation of innate immunity results from the alteration of oligomerization states and endocytic internalization of plasma membrane FLS2. DSF altered the lipid profile of Arabidopsis, with a particular increase of the phytosterol species, which impairs the general endocytosis pathway mediated by clathrin and FLS2 nano-clustering on the plasma membrane. The DSF effect on receptor dynamics and host immune responses could be entirely reversed by sterol removal. Together, our results highlighted the importance of sterol homeostasis to plasma membrane organization and demonstrate a novel mechanism by which pathogenic bacteria use their communicating molecule to manipulate PAMP-triggered host immunity.

GPI-anchored protein (GPI-AP) nanoclusters are generated by cortical acto-myosin activity. While our understanding of the physical principles behind this process is emerging, the molecular machinery required for the generation of these nanoclusters is unknown. Here, we show that ligand mediated membrane receptor signaling triggers nanocluster formation. Both soluble and surface-tethered RGD ligands bind the β1-integrin receptor and activate focal adhesion and src- kinases, resulting in RhoA signaling. This cascade ultimately triggers actin-nucleation via specific formins, driving nanoclustering of both GPI-APs and a model transmembrane protein with an actin-binding domain. Integrin signaling concurrently results in talin mediated activation of vinculin. This is necessary for the coupling of the dynamic actin machinery to the inner leaflet driving GPI-AP nanoclustering. Disruption of GPI-AP nanoclustering in either GPI-anchor remodeling mutants or in cells that express vinculin mutants, provide evidence that these nanoclusters are necessary for activating cell spreading, a hallmark of integrin function.