Abstract The SARS-CoV-2 viral infection transforms host cells and produces special organelles in many ways, and we focus on the replication organelles, the sites of replication of viral genomic RNA (vgRNA). To date, the precise cellular localization of key RNA molecules and replication intermediates has been elusive in electron microscopy studies. We use super-resolution fluorescence microscopy and specific labeling to reveal the nanoscopic organization of replication organelles that contain numerous vgRNA molecules along with the replication enzymes and clusters of viral double-stranded RNA (dsRNA). We show that the replication organelles are organized differently at early and late stages of infection. Surprisingly, vgRNA accumulates into distinct globular clusters in the cytoplasmic perinuclear region, which grow and accommodate more vgRNA molecules as infection time increases. The localization of endoplasmic reticulum (ER) markers and nsp3 (a component of the double-membrane vesicle, DMV) at the periphery of the vgRNA clusters suggests that replication organelles are encapsulated into DMVs, which have membranes derived from the host ER. These organelles merge into larger vesicle packets as infection advances. Precise co-imaging of the nanoscale cellular organization of vgRNA, dsRNA, and viral proteins in replication organelles of SARS-CoV-2 may inform therapeutic approaches that target viral replication and associated processes.

Abstract Backgrounds A growing body of evidence has highlighted the interactions of lipids metabolism and immune regulation. Nevertheless, there is still a lack of evidence regarding the causality between lipids and autoimmune diseases (ADs), as well as their possibility as drug targets for ADs. Objectives This study was conducted to comprehensively understand the casual associations between lipid traits and ADs, and evaluate the therapeutic possibility of lipid-lowering drug targets on ADs. Methods Genetic variants for lipid traits and variants encoding targets of various lipid-lowering drugs were derived from Global Lipid Genetics Consortium (GLGC) and verified in Drug Bank. Summary data of ADs were obtained from MRC Integrative Epidemiology Unit (MER-IEU) database and FinnGen consortium, respectively. The causal inferences between lipid traits/genetic agents of lipid-lowering targets and ADs were evaluated by Mendelian randomization (MR), summary data-based MR (SMR), and multivariable MR (MVMR) analyses. Enrichment analysis and protein interaction network were employed to reveal the functional characteristics and biological relevance of potential therapeutic lipid-lowering targets. Results There was no evidence of causal effects regarding 5 lipid traits and 9 lipid-lowering drug targets on ADs. Genetically proxied 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA reductase (HMGCR) inhibition was associated with a reduced risk of rheumatoid arthritis (RA) in both discovery (OR [odds ratio] = 0.45, 95%CI: 0.32, 0.63, P = 6.79 × 10 − 06 ) and replicate datasets (OR = 0.37, 95%CI: 0.23, 0.61, P = 7.81 × 10 − 05 ). SMR analyses supported that genetically proxied HMGCR inhibition had causal effects on RA in whole blood (OR = 0.48, 95%CI: 0.29, 0.82, P = 6.86 × 10 − 03 ) and skeletal muscle sites (OR = 0.75, 95%CI: 0.56, 0.99, P = 4.48 × 10 − 02 ). After controlling for blood pressure, body mass index (BMI), smoking and drinking alchohol, HMGCR suppression showed a direct causal effect on a lower risk of RA (OR = 0.33, 95%CI: 0.40, 0.96, P = 0.042). Conclusions Our study reveals causal links of genetically proxied HMGCR inhibition (lipid-lowering drug targets) and HMGCR expression inhibition with a decreased risk of RA, suggesting that HMGCR may serve as candidate drug targets for the treatment and prevention of RA.

The SARS-CoV-2 viral infection transforms host cells and produces special organelles in many ways, and we focus on the replication organelle where the replication of viral genomic RNA (vgRNA) occurs. To date, the precise cellular localization of key RNA molecules and replication intermediates has been elusive in electron microscopy studies. We use super-resolution fluorescence microscopy and specific labeling to reveal the nanoscopic organization of replication organelles that contain vgRNA clusters along with viral double-stranded RNA (dsRNA) clusters and the replication enzyme, encapsulated by membranes derived from the host endoplasmic reticulum (ER). We show that the replication organelles are organized differently at early and late stages of infection. Surprisingly, vgRNA accumulates into distinct globular clusters in the cytoplasmic perinuclear region, which grow and accommodate more vgRNA molecules as infection time increases. The localization of ER labels and nsp3 (a component of the double-membrane vesicle, DMV) at the periphery of the vgRNA clusters suggests that replication organelles are enclosed by DMVs at early infection stages which then merge into vesicle packets as infection progresses. Precise co-imaging of the nanoscale cellular organization of vgRNA, dsRNA, and viral proteins in replication organelles of SARS-CoV-2 may inform therapeutic approaches that target viral replication and associated processes.