Significance Middle East respiratory syndrome coronavirus (MERS-CoV) can cause lethal pneumonia by infecting lung epithelial cells. Infection requires viral “spike” proteins, which catalyze virus–cell membrane fusion during cell entry. Fusion catalysis requires that spikes be first cleaved by cellular proteases. MERS-CoV spikes are cleaved in virus-producing cells before subsequent virus-cell entry, whereas other human coronaviruses have spikes that are cleaved in virus-infecting cells during virus-cell entry. Here, we found that the early MERS-CoV cleavages are required for the subsequent infection of human lung-like cells, but are dispensable for infection of several other cell types. Our findings demonstrate that the spike cleavage status of MERS-CoVs dictates cell tropism, and points to spike proteolytic processing as a correlate of MERS-CoV virulence.

Abstract Many genetic diseases are caused by single-nucleotide polymorphisms (SNPs). Base editors can correct SNPs at single-nucleotide resolution, but until recently, only allowed for C:G to T:A and A:T to G:C transition edits, addressing four out of twelve possible DNA base substitutions. Here we developed a novel class of C:G to G:C Base Editors (CGBEs) to create single-base genomic transversions in human cells. Our CGBEs consist of a nickase CRISPR-Cas9 (nCas9) fused to a cytosine deaminase and base excision repair (BER) proteins. Characterization of >30 CGBE candidates and 27 guide RNAs (gRNAs) revealed that CGBEs predominantly perform C:G to G:C editing (up to 90% purity), with rAPOBEC-nCas9-rXRCC1 being the most efficient (mean C:G to G:C edits at 15% and up to 37%). CGBEs target cytosine in WCW, ACC or GCT sequence contexts and within a precise two-nucleotide window of the target protospacer. We further targeted genes linked to dyslipidemia, hypertrophic cardiomyopathy, and deafness, showing the therapeutic potential of CGBE in interrogating and correcting human genetic diseases.

Abstract Identification of proteins that are synthesized de novo in response to specific microenvironmental cues is critical to understanding the molecular mechanisms that underpin key physiological processes and pathologies. Here we report that a brief period of pulsed SILAC diet (Stable Isotope Labelling by Amino acids in Cell culture) enables determination of biological functions corresponding to actively translating proteins in the mouse brain. Our data demonstrate that the hippocampus, cortex and cerebellum are highly active sites of protein synthesis, rapidly expressing key mediators of nutrient sensing and lipid metabolism, as well as critical regulators of synaptic function, axon guidance, and circadian entrainment. Together, these findings confirm that protein metabolic activity varies significantly between brain regions in vivo and indicate that pSILAC-based approaches can identify specific anatomical sites and biological pathways likely to be suitable for drug targeting in neurodegenerative disorders. Abbreviations ApoA1: Apolipoprotein A1, ApoA4: Apolipoprotein A4, ApoE: Apolipoprotein E, ApoJ/Clu: Apolipoprotein J/Clusterin, App: Amyloid-β precursor/A4 protein: App, HDL: high density lipoprotein, Lrp1: Low density lipoprotein receptor-related protein 1, pSILAC: pulsed SILAC, pSIVOM: pulsed-SILAC in vivo labelling in mouse, SILAC: Stable Isotope Labelling by Amino acids in Cell culture)

Pancreatic cancer is a leading cause of mortality worldwide due to difficulty detecting early-stage disease and our poor understanding of the mediators that drive the progression of hypoxic solid tumours. We, therefore, used a heavy isotope 'pulse/trace' proteomic approach to determine how hypoxia alters pancreatic tumour expression of proteins that confer treatment resistance, promote metastasis, and suppress host immunity. Using this method, we identified that hypoxia stress stimulates pancreatic cancer cells to rapidly translate proteins that enhance metastasis (NOTCH2, NCS1, CD151, NUSAP1), treatment resistant (ABCB6), immune suppression (NFIL3,WDR4), angiogenesis (ANGPT4, ERO1α, FOS), alter cell metabolic activity (HK2, ENO2), and mediate growth-promoting cytokine responses (CLK3, ANGPTL4). Database mining confirmed that elevated gene expression of these hypoxia-induced mediators is significantly associated with poor patient survival in various stages of pancreatic cancer. Among these proteins, the oxidoreductase enzyme ERO1α was highly sensitive to induction by hypoxia stress across a range of different pancreatic cancer cell lines and was associated with particularly poor prognosis in human patients. Consistent with these data, genetic deletion of ERO1α substantially reduced growth rates and colony formation in pancreatic cancer cells when assessed in a series of functional assays in vitro. Accordingly, when transferred into a mouse xenograft model, ERO1α-deficient tumour cells exhibited severe growth restriction and negligible disease progression in vivo. Together, these data indicate that ERO1α is potential prognostic biomarker and novel drug target for pancreatic cancer therapy

Abstract Abnormal matrix deposition on vessels and recruitment of inflammatory cells into the arterial wall are critical events in atherosclerotic plaque formation. Fibronectin protein is a key matrix component that exhibits high levels of deamidation in atherosclerotic plaques and blood plasma, but it is unclear how this structural change impacts on endothelial function or modifies interactions with recruited leukocytes. This study aimed to determine how deamidation-induced isoDGR motifs in fibronectin influence extracellular matrix accumulation on endothelial cells, and to investigate possible effects on integrin ‘outside-in’ signalling in matrix-bound monocytes which are key mediators of human atherosclerosis. Blood plasma fibrinogen and fibronectin displayed marked accumulation of isoDGR motifs in ischemic heart disease (IHD) as determined by ELISA analysis of patients undergoing coronary artery bypass grafting compared with age-matched healthy controls. Biochemical and functional assays confirmed that isoDGR-containing fibronectin promoted activation of integrin β1 in monocytes and facilitated protein deposition and fibrillogenesis on endothelial cell layers. In addition, isoDGR interactions with integrins on the monocyte cell surface triggered an ERK:AP-1 signalling cascade that induced potent secretion of chemotactic mediators (including CCL2, CCL4, IL-8, and TNFα), that promoted further leukocyte recruitment to the assembling plaque. Fibronectin deamidation forms isoDGR motifs that increase binding to β1 integrins on the surface of endothelial cells and monocytes. Subsequent activation of integrin ‘outside-in’ signalling pathways elicits a range of potent cytokines and chemokines that drive additional leukocyte recruitment to the developing atherosclerotic matrix and likely constitutes a key early event in progression to IHD.

Most coronavirus vaccines focus on the spike (S) antigen, but the frequent mutations in S raise concerns about the vaccine efficacy against new variants. Although additional antigens with conserved sequences are have been tested, the extent to which these vaccines can provide immunity against different coronavirus species remains unclear. In this study, we assessed the potential of nucleocapsid (N) as a coronavirus vaccine antigen. Immunization with MERS-CoV N induced robust immune responses, providing significant protection against MERS-CoV. Notably, MERS-CoV N elicited cross-reactive T cell responses to SARS-CoV-2 N and significantly reduced lung inflammation following a SARS-CoV-2 challenge in the transient hACE2 mouse model. However, in K18-hACE transgenic mice, the vaccine showed limited protection. Collectively, our findings suggest that coronavirus N can be an effective vaccine antigen against homologous viruses, but its efficacy may vary across different coronaviruses, highlighting the need for further research on pan-coronavirus vaccines using conserved antigens.

Abstract Swine acute diarrhea syndrome coronavirus (SADS-CoV) is a novel porcine coronavirus that was recently identified in southern China in 2017. At present, there is a lack of nationwide epidemiological investigations of the newly emerged SADS-CoV. Because Vietnam is geographically adjacent to southern China, many diseases have spread from China to Vietnam. To assess SADS-CoV transmission to Vietnam, we conducted a retrospective study to detect SADS-CoV in samples collected from pig farms in northern Vietnam. Among the 69 fecal samples tested, 5 were positive for SADS-CoV. The spike gene sequence showed high genetic homology with strains circulating in China. Our study is the first to show that SADS-CoV has spread from China to Vietnam and highlights the need for global epidemiological investigations of SADS-CoV.

Cathepsin D (Ctsd) has emerged as a promising therapeutic target for Alzheimer's disease (AD) due to its role in degrading intracellular amyloid beta (Aβ). Enhancing Ctsd activity could reduce Aβ42 accumulation and restore the Aβ42/40 ratio, offering a potential AD treatment strategy.

Transfer RNA (tRNA)-derived small RNAs (tsRNAs) have recently emerged as important regulators of protein translation and shown to have diverse biological functions. However, the underlying cellular and molecular mechanisms of tsRNA function in the context of dynamic cell-state transitions remain unclear. Here we report the identification of a set of tsRNAs upregulated in differentiating mouse embryonic stem cells (mESCs). Mechanistic analyses revealed primary functions of tsRNAs in regulating polysome assembly and translation. Notably, interactome studies with differentially-enriched tsRNAs revealed a switch in associations with 'effector' RNPs and 'target' mRNAs in different cell-states. We also demonstrate that a specific pool of tsRNAs can interact with Igf2bp1, an RNA-binding protein, to influence the expression of the pluripotency-promoting factor-c-Myc, thereby providing evidence for tsRNAs in modulating stem cell-states in mESCs. Finally, tsRNA expression analyses in distinct, heterologous cell and tissue models of stem/transformed versus differentiated/normal states reveal that tsRNA-mediated regulation of protein translation may represent a global biological phenomenon associated with cell-state transitions.