N6-methyladenosine (m6A) is the most abundant modification on mRNA and is implicated in critical roles in development, physiology, and disease. A major limitation has been the inability to quantify m6A stoichiometry and the lack of antibody-independent methodologies for interrogating m6A. Here, we develop MAZTER-seq for systematic quantitative profiling of m6A at single-nucleotide resolution at 16%-25% of expressed sites, building on differential cleavage by an RNase. MAZTER-seq permits validation and de novo discovery of m6A sites, calibration of the performance of antibody-based approaches, and quantitative tracking of m6A dynamics in yeast gametogenesis and mammalian differentiation. We discover that m6A stoichiometry is "hard coded" in cis via a simple and predictable code, accounting for 33%-46% of the variability in methylation levels and allowing accurate prediction of m6A loss and acquisition events across evolution. MAZTER-seq allows quantitative investigation of m6A regulation in subcellular fractions, diverse cell types, and disease states.

We describe six persons from three families with three homozygous protein truncating variants in PUS7: c.89_90del (p.Thr30Lysfs^∗20), c.1348C>T (p.Arg450^∗), and a deletion of the penultimate exon 15. All these individuals have intellectual disability with speech delay, short stature, microcephaly, and aggressive behavior. PUS7 encodes the RNA-independent pseudouridylate synthase 7. Pseudouridylation is the most abundant post-transcriptional modification in RNA, which is primarily thought to stabilize secondary structures of RNA. We show that the disease-related variants lead to abolishment of PUS7 activity on both tRNA and mRNA substrates. Moreover, pus7 knockout in Drosophila melanogaster results in a number of behavioral defects, including increased activity, disorientation, and aggressiveness supporting that neurological defects are caused by PUS7 variants. Our findings demonstrate that RNA pseudouridylation by PUS7 is essential for proper neuronal development and function.

Abstract The success of the human body in fighting SARS-CoV-2 infection relies on lymphocytes and their antigen receptors. Identifying and characterizing clinically relevant receptors is of utmost importance. We report here the application of a machine learning approach, utilizing B cell receptor repertoire sequencing data from severely and mildly infected individuals with SARS-CoV-2 compared with uninfected controls. In contrast to previous studies, our approach successfully stratifies non-infected from infected individuals, as well as disease level of severity. The features that drive this classification are based on somatic hypermutation patterns, and point to alterations in the somatic hypermutation process in COVID-19 patients. These features may be used to build and adapt therapeutic strategies to COVID-19, in particular to quantitatively assess potential diagnostic and therapeutic antibodies. These results constitute a proof of concept for future epidemiological challenges.

Abstract The interactions between antibodies, SARS-CoV-2 and immune cells contribute to the pathogenesis of COVID-19 and protective immunity. To understand the differences between antibody responses in mild versus severe cases of COVID-19, we analyzed the B cell responses in patients 1.5 months post SARS-CoV-2 infection. Severe and not mild infection correlated with high titers of IgG against Spike receptor binding domain (RBD) that were capable of viral inhibition. B cell receptor (BCR) sequencing revealed two VH genes, VH3-38 and VH3-53, that were enriched during severe infection. Of the 22 antibodies cloned from two severe donors, six exhibited potent neutralization against live SARS-CoV-2, and inhibited syncytia formation. Using peptide libraries, competition ELISA and RBD mutagenesis, we mapped the epitopes of the neutralizing antibodies (nAbs) to three different sites on the Spike. Finally, we used combinations of nAbs targeting different immune-sites to efficiently block SARS-CoV-2 infection. Analysis of 49 healthy BCR repertoires revealed that the nAbs germline VHJH precursors comprise up to 2.7% of all VHJHs. We demonstrate that severe COVID-19 is associated with unique BCR signatures and multi-clonal neutralizing responses that are relatively frequent in the population. Moreover, our data support the use of combination antibody therapy to prevent and treat COVID-19.