Abstract SARS-CoV-2 is a highly transmissible virus that causes COVID-19 disease. Mechanisms of viral pathogenesis include excessive inflammation and viral-induced cell death, resulting in tissue damage. We identified the host E3-ubiquitin ligase TRIM7 as an inhibitor of apoptosis and SARS-CoV-2 replication via ubiquitination of the viral membrane (M) protein. Trim7 -/- mice exhibited increased pathology and virus titers associated with epithelial apoptosis and dysregulated immune responses. Mechanistically, TRIM7 ubiquitinates M on K14, which protects cells from cell death. Longitudinal SARS-CoV-2 sequence analysis from infected patients revealed that mutations on M-K14 appeared in circulating variants during the pandemic. The relevance of these mutations was tested in a mouse model. A recombinant M- K14/K15R virus showed reduced viral replication, consistent with the role of K15 in virus assembly, and increased levels of apoptosis associated with the loss of ubiquitination on K14. TRIM7 antiviral activity requires caspase-6 inhibition, linking apoptosis with viral replication and pathology.

Ebolavirus (EBOV) belongs to a family of highly pathogenic viruses that cause severe hemorrhagic fever in humans. EBOV replication requires the activity of the viral polymerase complex, which includes the co-factor and Interferon antagonist VP35. We previously showed that the covalent ubiquitination of VP35 promotes virus replication by regulating interactions with the polymerase complex. In addition, VP35 can also interact non-covalently with ubiquitin (Ub); however, the function of this interaction is unknown. Here, we report that VP35 interacts with free (unanchored) K63-linked polyUb chains. Ectopic expression of Isopeptidase T (USP5), which is known to degrade unanchored polyUb chains, reduced VP35 association with Ub and correlated with diminished polymerase activity in a minigenome assay. Using computational methods, we modeled the VP35-Ub non-covalent interacting complex, identified the VP35-Ub interacting surface and tested mutations to validate the interface. Docking simulations identified chemical compounds that can block VP35-Ub interactions leading to reduced viral polymerase activity that correlated with reduced replication of infectious EBOV. In conclusion, we identified a novel role of unanchored polyUb in regulating Ebola virus polymerase function and discovered compounds that have promising anti-Ebola virus activity.

SARS-CoV-2 is a highly transmissible virus that causes COVID-19 disease. Mechanisms of viral pathogenesis include excessive inflammation and viral-induced cell death, resulting in tissue damage. Here we show that the host E3-ubiquitin ligase TRIM7 acts as an inhibitor of apoptosis and SARS-CoV-2 replication via ubiquitination of the viral membrane (M) protein. Trim7-/- mice exhibit increased pathology and virus titers associated with epithelial apoptosis and dysregulated immune responses. Mechanistically, TRIM7 ubiquitinates M on K14, which protects cells from cell death. Longitudinal SARS-CoV-2 sequence analysis from infected patients reveal that mutations on M-K14 appeared in circulating variants during the pandemic. The relevance of these mutations was tested in a mouse model. A recombinant M-K14/K15R virus shows reduced viral replication, consistent with the role of K15 in virus assembly, and increased levels of apoptosis associated with the loss of ubiquitination on K14. TRIM7 antiviral activity requires caspase-6 inhibition, linking apoptosis with viral replication and pathology. TRIM7 acts as an antiviral factor during SARS-CoV-2 infection, by ubiquitinating the M protein on K14 and inhibiting caspase-6-dependent apoptosis. The natural K14 mutations in circulating strains support the physiological role of M ubiquitination.