Kidney failure is frequently observed during and after COVID-19, but it remains elusive whether this is a direct effect of the virus. Here, we report that SARS-CoV-2 directly infects kidney cells and is associated with increased tubule-interstitial kidney fibrosis in patient autopsy samples. To study direct effects of the virus on the kidney independent of systemic effects of COVID-19, we infected human-induced pluripotent stem-cell-derived kidney organoids with SARS-CoV-2. Single-cell RNA sequencing indicated injury and dedifferentiation of infected cells with activation of profibrotic signaling pathways. Importantly, SARS-CoV-2 infection also led to increased collagen 1 protein expression in organoids. A SARS-CoV-2 protease inhibitor was able to ameliorate the infection of kidney cells by SARS-CoV-2. Our results suggest that SARS-CoV-2 can directly infect kidney cells and induce cell injury with subsequent fibrosis. These data could explain both acute kidney injury in COVID-19 patients and the development of chronic kidney disease in long COVID.

Abstract Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 is the causative pathogen of the COVID-19 pandemic which as of Nov 15, 2020 has claimed 1,319,946 lives worldwide. Vaccine development focuses on the viral trimeric spike glycoprotein as the main target of the humoral immune response. Viral spikes carry glycans that facilitate immune evasion by shielding specific protein epitopes from antibody neutralisation. Immunogen integrity is therefore important for glycoprotein-based vaccine candidates. Here we show how site-specific glycosylation differs between virus-derived spikes and spike proteins derived from a viral vectored SARS-CoV-2 vaccine candidate. We show that their distinctive cellular secretion pathways result in different protein glycosylation and secretion patterns, which may have implications for the resulting immune response and future vaccine design.

Abstract Basigin, or CD147, has been reported as a co-receptor used by SARS-CoV-2 to invade host cells. Basigin also has a well-established role in Plasmodium falciparum malaria infection of human erythrocytes where it is bound by one of the parasite’s invasion ligands, reticulocyte binding protein homolog 5 (RH5). Here, we sought to validate the claim that the receptor binding domain (RBD) of SARS-CoV-2 spike glycoprotein can form a complex with basigin, using RH5-basigin as a positive control. Using recombinantly expressed proteins, size exclusion chromatography and surface plasmon resonance, we show that neither RBD nor full-length spike glycoprotein bind to recombinant human basigin (either expressed in E. coli or mammalian cells). Given the immense interest in SARS-CoV-2 therapeutic targets, we would caution the inclusion of basigin in this list on the basis of its reported direct interaction with SARS-CoV-2 spike glycoprotein. Importance Reducing the mortality and morbidity associated with COVID-19 remains a global health priority. Critical to these efforts is the identification of host factors that are essential to viral entry and replication. Basigin, or CD147, was previously identified as a possible therapeutic target based on the observation that it may act as a co-receptor for SARS-COV-2, binding to the receptor binding domain of the spike protein. Here, we show that there is no direct interaction between the RBD and basigin, casting doubt on its role as a co-receptor and plausibility as a therapeutic target.

Viral entry is mediated by oligomeric proteins on the virus and cell surfaces. The association is therefore open to multivalent interactions between these proteins, yet such recognition is typically rationalised as affinity between monomeric equivalents. As a result, assessment of the thermodynamic mechanisms that control viral entry has been limited. Here, we use mass photometry to overcome the analytical challenges consequent to multivalency. Examining the interaction between the spike protein of SARS-CoV-2 and the ACE2 receptor, we find that ACE2 induces oligomerisation of spike in a variant- dependent fashion. We also demonstrate that patient-derived antibodies use induced-oligomerisation as a primary inhibition mechanism or to enhance the effects of receptor-site blocking. Our results reveal that naive affinity measurements are poor predictors of potency, and introduce a novel antibody-based inhibition mechanism for oligomeric targets.

Human Immunodeficiency Virus type-1 (HIV-1) acquires its lipid membrane from the plasma membrane of the infected cell from where it buds out. Previous studies have shown that the HIV-1 envelope is a very low mobility environment with the diffusion of incorporated proteins two orders of magnitude slower than in plasma membrane. One of the reasons for this difference is thought to be due to HIV-1 membrane composition that is characterised by a high degree of rigidity and lipid packing. To further refine the model of the molecular mobility on HIV-1 surface, we here investigated the relative importance of membrane composition and curvature in Large Unilamellar Vesicles of different composition and size (0.2-1 μm) by super-resolution STED microscopy-based fluorescence correlation spectroscopy (STED-FCS) analysis. We find that lipid composition and its rigidity but not membrane curvature play an important role in the decreased molecular mobility on vesicle surface thus confirming that this factor is an essential determinant of HIV-1 low surface mobility. Our results provide further insight into the dynamic properties of the surface of individual HIV-1 particles.