Abstract Background Transcriptome studies of a selected gene set ( ReprogVirus ) had identified unbalanced ROS/RNS levels, which connected to increased aerobic fermentation that linked to alpha-tubulin-based cell restructuration and cell cycle control, as a ma jor c omplex t rait for e arly d e novo programming ( CoV-MAC-TED ) upon SARS-CoV-2 infection. Recently, CoV-MAC-TED was confirmed as promising marker by using primary target human nasal epithelial cells (NECs) infected by two SARS-CoV-2 variants with different effects on disease severity. To further explore this marker/cell system as a standardized tool for identifying anti-viral targets in general, testing of further virus types is required. Results: Transcriptome level profiles of H3N2 influenza-infected NECs indicated ROS/RNS level changes and increased transcript accumulation of genes related to glycolysis, lactic fermentation and α-tubulin at 8 hours post infection. These early changes linked to energy-dependent, IRF9-marked rapid immunization. However, ReprogVirus -marker genes indicated the absence of initial cell cycle progress, which contrasted our findings during infections with two SARS-CoV-2 variants, where cell cycle progress was linked to delayed IRF9 response. Our results point to the possibility of CoV-MAC-TED-assisted, rapid individual host cell response identification upon virus infections. Conclusion: The complex trait CoV-MAC-TED can identify similar and differential early responses of SARS-CoV-2 and influenza H3N2 viruses. This indicates its appropriateness to search for anti-viral targets in view of therapeutic design strategies. For standardization, human NECs can be used. This marker/cell system is promising to identify differential early cell responses upon viral infections also depending on cell origins.

Abstract In a perspective entitled ‘From plant survival under severe stress to anti-viral human defense’ we raised and justified the hypothesis that transcript level profiles of justified target genes established from in vitro somatic embryogenesis (SE) induction in plants as a reference compared to virus-induced profiles can identify differential virus signatures that link to harmful reprogramming. A standard profile of selected genes named ‘ReprogVirus’ was proposed for in vitro -scanning of early virus-induced reprogramming in critical primary infected cells/tissues as target trait. For data collection, the ‘ReprogVirus platform’ was initiated. This initiative aims to identify in a common effort across scientific boundaries critical virus footprints from diverse virus origins and variants as a basis for anti-viral strategy design. This approach is open for validation and extension. In the present study, we initiated validation by experimental transcriptome data available in public domain combined with advancing plant wet lab research. We compared plant-adapted transcriptomes according to ‘RegroVirus’ complemented by alternative oxidase (AOX) genes during de novo programming under SE-inducing conditions with in vitro corona virus-induced transcriptome profiles. This approach enabled identifying a ma jor c omplex t rait for e arly d e novo programming during SARS-CoV-2 infection, called ‘CoV-MAC-TED’. It consists of unbalanced ROS/RNS levels, which are connected to increased aerobic fermentation that links to alpha-tubulin-based cell restructuration and progression of cell cycle. We conclude that anti-viral/anti-SARS-CoV-2 strategies need to rigorously target ‘CoV-MAC-TED’ in primary infected nose and mouth cells through prophylactic and very early therapeutic strategies. We also discuss potential strategies in the view of the beneficial role of AOX for resilient behavior in plants. Furthermore, following the general observation that ROS/RNS equilibration/redox homeostasis is of utmost importance at the very beginning of viral infection, we highlight that ‘de-stressing’ disease and social handling should be seen as essential part of anti-viral/anti-SARS-CoV-2 strategies.

Abstract Plants respond to environmental cues via adaptive cell reprogramming that can affect whole plant and ecosystem functionality. Microbiota constitutes part of plant’s inner and outer environment. This Umwelt underlies steady dynamics, due to complex local and global biotic and abiotic changes. Hence, adaptive plant holobiont responses are crucial for continuous metabolic adjustment at systems levels. Plants require oxygen-dependent respiration for energy-dependent adaptive morphology, such as, germination, root and shoot growth, formation of adventitious, clonal and reproductive organs, fruits and seeds. Fermentative paths can help in acclimation and, to our view the role of alternative oxidase (AOX) in coordinating complex metabolic and physiologic adjustments is underestimated. Cellular level of sucrose is an important sensor of environmental stress. We explored the role of exogenous sucrose and its interplay with AOX during early seed germination. We found that sucrose-dependent initiation of fermentation during the first 12 hours after imbibition (HAI) was beneficial to germination. However, parallel enhanced AOX expression was essential to control negative effects by prolonged sucrose treatment. Early down-regulated AOX activity until 12 HAI improved germination efficiency in the absence of sucrose, but suppressed early germination in its presence. Our results also suggest that seeds-inoculated arbuscular mycorrhizal fungi can buffer sucrose stress during germination to restore normal respiration more efficiently. Following this approach, we propose a simple method to identify organic seeds and low-cost on-farm perspectives for early selection on disease tolerance, predicting plant holobiont behavior and improving germination. Furthermore, our research strengthens the view that AOX can serve as powerful functional marker source for seed hologenomes.

Abstract Background Early metabolic reorganization was only recently recognized as essentially integrated part of immunology. In this context, unbalanced ROS/RNS levels that connected to increased aerobic fermentation, which linked to alpha-tubulin-based cell restructuration and control of cell cycle progression, was identified as ma jor c omplex t rait for e arly d e novo programming (‘CoV-MAC-TED’) during SARS-CoV-2 infection. This trait was highlighted as critical target for developing early anti-viral/anti-SARS-CoV-2 strategies. To obtain this result, analyses had been performed on transcriptome data from diverse experimental cell systems. A call was released for wide data collection of the defined set of genes for transcriptome analyses, named ‘ReprogVirus’, which should be based on strictly standardized protocols and data entry from diverse virus types and variants into the ‘ReprogVirus Platform’. This platform is currently under development. However, so far an in vitro cell system from primary target cells for virus attacks that could ideally serve for standardizing data collection of early SARS-CoV-2 infection responses was not defined. Results Here, we demonstrate transcriptome level profiles of the most critical ‘ReprogVirus’ gene sets for identifying ‘CoV-MAC-TED’ in cultured human nasal epithelial cells. Our results (a) validate ‘Cov-MAC-TED’ as crucial trait for early SARS-CoV-2 reprogramming for both tested virus variants and (b) demonstrate its relevance in cultured human nasal epithelial cells. Conclusion In vitro -cultured human nasal epithelial cells proved to be appropriate for standardized transcriptome data collection in the ‘ReprogVirus Platform’. Thus, this cell system is highly promising to advance integrative data analyses by help of Artificial Intelligence methodologies for designing anti-SARS-CoV-2 strategies.

Abstract In this brief report, we point to virus infection time-dependent transcript levels of polymorphic ASMTL genes in human nasal epithelial cells from seven cell origins. Our observations encourage focused top-down and hypothesis-driven studies in support of more efficient allelic genotyping to identify targets for early resilience prediction.