Summary Since the outbreak of the SARS-CoV-2 pandemic, there have been intense structural studies on purified recombinant viral components and inactivated viruses. However, investigation of the SARS-CoV-2 infection in the native cellular context is scarce, and there is a lack of comprehensive knowledge on SARS-CoV-2 replicative cycle. Understanding the genome replication, assembly and egress of SARS-CoV-2, a multistage process that involves different cellular compartments and the activity of many viral and cellular proteins, is critically important as it bears the means of medical intervention to stop infection. Here, we investigated SARS-CoV-2 replication in Vero cells under the near-native frozen-hydrated condition using a unique correlative multi-modal, multi-scale cryo-imaging approach combining soft X-ray cryo-tomography and serial cryoFIB/SEM volume imaging of the entire SARS-CoV-2 infected cell with cryo-electron tomography (cryoET) of cellular lamellae and cell periphery, as well as structure determination of viral components by subtomogram averaging. Our results reveal at the whole cell level profound cytopathic effects of SARS-CoV-2 infection, exemplified by a large amount of heterogeneous vesicles in the cytoplasm for RNA synthesis and virus assembly, formation of membrane tunnels through which viruses exit, and drastic cytoplasm invasion into nucleus. Furthermore, cryoET of cell lamellae reveals how viral RNAs are transported from double-membrane vesicles where they are synthesized to viral assembly sites; how viral spikes and RNPs assist in virus assembly and budding; and how fully assembled virus particles exit the cell, thus stablishing a model of SARS-CoV-2 genome replication, virus assembly and egress pathways.

Summary Epidermal growth factor receptor (EGFR) is central to cell growth in physiology and pathophysiologies, including non-small cell lung cancer (NSCLC). EGFR has been successfully targeted with tyrosine kinase inhibitor generations, but the missense secondary T766M mutation is a common cause of resistance. Overcoming this therapeutic challenge has been hindered by poor understanding of how T766M dysregulates EGFR function leading to tumor progression. Here we show that T766M amplifies tumor growth in vivo by exploiting newly discovered oligomer assembly mechanisms employed by wild type (WT)-EGFR to maintain ligand-independent basal phosphorylation. These mechanisms, also shared by drug-resistant exon 20 EGFR insertions, reveal tumor growth promoting functions for hitherto orphan transmembrane and kinase interfaces and for the ectodomain tethered conformation of EGFR. Placing our findings into the context of a ligand-free oligomer structure model, we provide a framework for future drug discovery directed at tackling EGFR mutations in cancer by disabling oligomer-assembling interactions.

Super-resolution fluorescence microscopy achieves 20-30 nm resolution by using liquid-immersion objectives to optimize light collection and chemical sample fixation to minimize image blurring. It is known that fluorophore brightness increases substantially under cryogenic conditions and that cryo-fixation is far superior in preserving ultrastructure. However, cryogenic conditions have not been exploited to improve resolution or sample quality because liquid immersion media freezes at the objective, losing its optical properties. Here, simply by replacing the immersion fluid with a low-cost super-hemispherical solid immersion lens (superSIL), we effortlessly achieve <8 nm localisation precision and 12 nm resolution under cryogenic conditions in a low-cost, low-tech system. This is to our knowledge the best resolution yet attained in biological samples. Furthermore, we demonstrate multicolour imaging and show that the inexpensive setup outperforms 10-fold more costly super-resolution microscopes. By also removing the barrier to total internal reflection fluorescence imaging of mammalian cells under cryogenic conditions, superSIL microscopy delivers a straightforward route to achieve unmatched nanoscale resolution on both bacterial and mammalian cell samples, which any laboratory can effortlessly and inexpensively implement.