Taisei Kikuchi, Mark Viney, Matthew Berriman and colleagues report the genome sequences of six species of nematodes from the Strongyloides clade of nematodes, including human and animal pathogens, facultative parasites and a free-living species. They find that expansions of the astacin and SCP/TAPS gene families are associated with parasitism in these species. Soil-transmitted nematodes, including the Strongyloides genus, cause one of the most prevalent neglected tropical diseases. Here we compare the genomes of four Strongyloides species, including the human pathogen Strongyloides stercoralis, and their close relatives that are facultatively parasitic (Parastrongyloides trichosuri) and free-living (Rhabditophanes sp. KR3021). A significant paralogous expansion of key gene families—families encoding astacin-like and SCP/TAPS proteins—is associated with the evolution of parasitism in this clade. Exploiting the unique Strongyloides life cycle, we compare the transcriptomes of the parasitic and free-living stages and find that these same gene families are upregulated in the parasitic stages, underscoring their role in nematode parasitism.

In life-threatening coronavirus disease (COVID-19), corticosteroids reduce mortality, suggesting that immune responses have a causal role in death. Whether this deleterious inflammation is primarily a direct reaction to the presence of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) or an independent immunopathologic process is unknown.

Abstract The mutational landscape of SARS-CoV-2 varies at both the dominant viral genome sequence and minor genomic variant population. An early change associated with transmissibility was the D614G substitution in the spike protein. This appeared to be accompanied by a P323L substitution in the viral polymerase (NSP12), but this latter change was not under strong selective pressure. Investigation of P323L/D614G changes in the human population showed rapid emergence during the containment phase and early surge phase of wave 1 in the UK. This rapid substitution was from minor genomic variants to become part of the dominant viral genome sequence. A rapid emergence of 323L but not 614G was observed in a non-human primate model of COVID-19 using a starting virus with P323 and D614 in the dominant genome sequence and 323L and 614G in the minor variant population. In cell culture, a recombinant virus with 323L in NSP12 had a larger plaque size than the same recombinant virus with P323. These data suggest that it may be possible to predict the emergence of a new variant based on tracking the distribution and frequency of minor variant genomes at a population level, rather than just focusing on providing information on the dominant viral genome sequence e.g., consensus level reporting. The ability to predict an emerging variant of SARS-CoV-2 in the global landscape may aid in the evaluation of medical countermeasures and non-pharmaceutical interventions.

Abstract New variants of SARS-CoV-2 are continuing to emerge and dominate the regional and global sequence landscapes. Several variants have been labelled as Variants of Concern (VOCs) because of perceptions or evidence that these may have a transmission advantage, increased risk of morbidly and/or mortality or immune evasion in the context of prior infection or vaccination. Placing the VOCs in context and also the underlying variability of SARS-CoV-2 is essential in understanding virus evolution and selection pressures. Sequences of SARS-CoV-2 in nasopharyngeal swabs from hospitalised patients in the UK were determined and virus isolated. The data indicated the virus existed as a population with a consensus level and non-synonymous changes at a minor variant. For example, viruses containing the nsp12 P323L variation from the Wuhan reference sequence, contained minor variants at the position including P and F and other amino acids. These populations were generally preserved when isolates were amplified in cell culture. In order to place VOCs B.1.1.7 (the UK ‘Kent’ variant) and B.1.351 (the ‘South African’ variant) in context their growth was compared to a spread of other clinical isolates. The data indicated that the growth in cell culture of the B.1.1.7 VOC was no different from other variants, suggesting that its apparent transmission advantage was not down to replicating more quickly. Growth of B.1.351 was towards the higher end of the variants. Overall, the study suggested that studying the biology of SARS-CoV-2 is complicated by population dynamics and that these need to be considered with new variants. Importance SARS-CoV-2 is the causative agent of COVID-19. The virus has spread across the planet causing a global pandemic. In common with other coronaviruses, SARS-CoV-2 genetic material (genomes) can become quite diverse as a consequence of replicating inside cells. This has given rise to multiple variants from the original virus that infected humans. These variants may have different properties and in the context of a widespread vaccination program may render vaccines less ineffective. Our research confirms the degree of genetic diversity of SARS-CoV-2 in patients. By isolating viruses from these patients, we show that there is a 100-fold range in growth of even normal variants. Interestingly, by comparing this to the pattern seen with two Variants of Concern (UK and South African variants), we show that at least in cells the ability of the B.1.1.7 variant to grow is not substantially different to many of the previous variants.

Abstract Introduction SARS-CoV-2 has a complex strategy for the transcription of viral subgenomic mRNAs (sgmRNAs), which are targets for nucleic acid diagnostics. Each of these sgRNAs has a unique 5’ sequence, the leader-transcriptional regulatory sequence gene junction (leader-TRS-junction), that can be identified using sequencing. Results High resolution sequencing has been used to investigate the biology of SARS-CoV-2 and the host response in cell culture models and from clinical samples. LeTRS, a bioinformatics tool, was developed to identify leader-TRS-junctions and be used as a proxy to quantify sgmRNAs for understanding virus biology. This was tested on published datasets and clinical samples from patients and longitudinal samples from animal models with COVID-19. Discussion LeTRS identified known leader-TRS-junctions and identified novel species that were common across different species. The data indicated multi-phasic abundance of sgmRNAs in two different animal models, with spikes in sgmRNA abundance reflected in human samples, and therefore has implications for transmission models and nucleic acid-based diagnostics.

Abstract SARS-CoV-2 has a broad mammalian species tropism infecting humans, cats, dogs and farmed mink. Since the start of the 2019 pandemic several reverse zoonotic outbreaks of SARS-CoV-2 have occurred in mink, one of which reinfected humans and caused a cluster of infections in Denmark. Here we investigate the molecular basis of mink and ferret adaptation and demonstrate the spike mutations Y453F, F486L, and N501T all specifically adapt SARS-CoV-2 to use mustelid ACE2. Furthermore, we risk assess these mutations and conclude mink-adapted viruses are unlikely to pose an increased threat to humans, as Y453F attenuates the virus replication in human cells and all 3 mink-adaptations have minimal antigenic impact. Finally, we show that certain SARS-CoV-2 variants emerging from circulation in humans may naturally have a greater propensity to infect mustelid hosts and therefore these species should continue to be surveyed for reverse zoonotic infections.