Abstract Cholesterol 25-hydroxylase (CH25H) is an interferon-stimulated gene (ISG) that shows broad antiviral activities against a wide range of enveloped viruses. Here, using an ISG screen against VSV-SARS-CoV and VSV-SARS-CoV-2 chimeric viruses, we identified CH25H and its enzymatic product 25-hydroxycholesterol (25HC) as potent inhibitors of virus replication. Mechanistically, internalized 25HC accumulates in the late endosomes and blocks cholesterol export, thereby restricting SARS-CoV-2 spike protein catalyzed membrane fusion. Our results highlight a unique antiviral mechanism of 25HC and provide the molecular basis for its possible therapeutic development.

Abstract Pathogenic coronaviruses represent a major threat to global public health. Here, using a recombinant reporter virus-based compound screening approach, we identified several small-molecule inhibitors that potently block the replication of the newly emerged severe acute respiratory syndrome virus 2 (SARS-CoV-2). Among them, JIB-04 inhibited SARS-CoV-2 replication in Vero E6 cells with an EC 50 of 695 nM, with a specificity index of greater than 1,000. JIB-04 showed in vitro antiviral activity in multiple cell types against several DNA and RNA viruses, including porcine coronavirus transmissible gastroenteritis virus. In an in vivo porcine model of coronavirus infection, administration of JIB-04 reduced virus infection and associated tissue pathology, which resulted in improved weight gain and survival. These results highlight the potential utility of JIB-04 as an antiviral agent against SARS-CoV-2 and other viral pathogens.

Abstract N6-methyladenosine (m6A) is an abundant mRNA modification and affects many biological processes. However, how m6A levels are regulated during physiological or pathological processes such as virus infections, and the in vivo function of m6A in the intestinal immune defense against virus infections are largely unknown. Here, we uncover a novel antiviral function of m6A modification during rotavirus (RV) infection in small bowel intestinal epithelial cells (IECs). We found that rotavirus infection induced global m6A modifications on mRNA transcripts by down-regulating the m6a eraser ALKBH5. Mice lacking the m 6 A writer enzymes METTL3 in IECs ( Mettl3 ΔIEC ) were resistant to RV infection and showed increased expression of interferons (IFNs) and IFN-stimulated genes (ISGs). Using RNA-sequencing and m6A RNA immuno-precipitation (RIP)-sequencing, we identified IRF7, a master regulator of IFN responses, as one of the primary m6A targets during virus infection. In the absence of METTL3, IECs showed increased Irf7 mRNA stability and enhanced type I and III IFN expression. Deficiency in IRF7 attenuated the elevated expression of IFNs and ISGs and restored susceptibility to RV infection in Mettl3 ΔIEC mice. Moreover, the global m6A modification on mRNA transcripts declined with age in mice, with a significant drop from 2 weeks to 3 weeks post birth, which likely has broad implications for the development of intestinal immune system against enteric viruses early in life. Collectively, we demonstrated a novel host m6A-IRF7-IFN antiviral signaling cascade that restricts rotavirus infection in vivo .

ABSTRACT Rotaviruses (RVs) are one of the main causes of severe gastroenteritis, diarrhea, and death in children and young animals. Although suckling mice prove to be highly useful small animal models of RV infection and pathogenesis, direct visualization tools are lacking to track the temporal dynamics of RV replication and transmissibility in vivo . Here, we report the generation of the first recombinant murine RV that encodes a Nano-Luciferase reporter (NLuc) using a newly optimized RV reverse genetics system. The NLuc-expressing RV was replication-competent in cell culture and both infectious and virulent in neonatal mice in vivo . Strong luciferase signals were detected in the proximal and distal small intestines, colon, and mesenteric lymph nodes. We showed, via a noninvasive in vivo imaging system, that RV intestinal replication peaked at day 2 and day 5 post infection. Moreover, we successfully tracked RV transmission to uninoculated littermates as early as 3 days post infection, 1 day prior to clinically apparent diarrhea and 3 days prior to detectable fecal RV shedding in the uninoculated littermates. We also observed significantly increased viral replication in Stat1 knockout mice that lack the host interferon signaling. Our results suggest that the NLuc RV represents a non-lethal powerful tool for the studies of tissue tropism and host and viral factors that regulate RV replication and spread, as providing a new mechanism to facilitate the testing of prophylactic and therapeutic interventions in the future.

ABSTRACT Rotavirus (RV)-encoded non-structural protein 1 (NSP1), the product of gene segment 5, effectively antagonizes host interferon (IFN) signaling via multiple mechanisms. Recent studies with the newly established RV reverse genetics system indicate that NSP1 is not essential for the replication of simian RV SA11 strain in cell culture. However, the role of NSP1 in RV infection in vivo remains poorly characterized due to the limited replication of heterologous simian RVs in the suckling mouse model. Here, we used an optimized reverse genetics system and successfully recovered recombinant murine RVs with or without NSP1 expression. While the NSP1-null virus replicated comparably with the parental murine RV in IFN-deficient and IFN-competent cell lines in vitro , it was highly attenuated in 5-day-old wild-type suckling pups. In the absence of NSP1 expression, murine RV had significantly reduced replication in the ileum, systemic spread to mesenteric lymph nodes, fecal shedding, diarrhea occurrence, and transmission to uninoculated littermates. Of interest, the replication and pathogenesis defects of NSP1-null RV were only minimally rescued in Stat1 knockout pups, suggesting that NSP1 facilitates RV replication in an IFN-independent manner. Our findings highlight a pivotal function of NSP1 during homologous RV infections in vivo and identify NSP1 as an ideal viral protein for targeted attenuation for future vaccine development. IMPORTANCE Rotavirus remains one of the most important causes of severe diarrhea and dehydration in young children worldwide. Although NSP1 is dispensable for rotavirus replication in cell culture, its exact role in virus infection in vivo remains unclear. In this study, we demonstrate that in the context of a fully replication-competent, pathogenic, and transmissible murine rotavirus, loss of NSP1 expression substantially attenuated virus replication in the gastrointestinal tract, diarrheal disease, and virus transmission in suckling mice. Notably, the NSP1-deficient murine rotavirus also replicated poorly in mice lacking host interferon signaling. Our data provide the first piece of evidence that NSP1 is essential for murine rotavirus replication in vivo , making it an attractable target for developing improved next-generation rotavirus vaccines better suited for socioeconomically disadvantaged and immunocompromised individuals.