ABSTRACT The innate immune system constitutes a powerful barrier against viral infections. However, it may fail because successful emerging pathogens, like SARS-CoV-2, evolved strategies to counteract it. Here, we systematically assessed the impact of 29 SARS-CoV-2 proteins on viral sensing, type I, II and III interferon (IFN) signaling, autophagy and inflammasome formation. Mechanistic analyses show that autophagy and type I IFN responses are effectively counteracted at different levels. For example, Nsp14 induces loss of the IFN receptor, whereas ORF3a disturbs autophagy at the Golgi/endosome interface. Comparative analyses revealed that antagonism of type I IFN and autophagy is largely conserved, except that SARS-CoV-1 Nsp15 is more potent in counteracting type I IFN than its SARS-CoV-2 ortholog. Altogether, however, SARS-CoV-2 counteracts type I IFN responses and autophagy much more efficiently than type II and III IFN signaling. Consequently, the virus is relatively resistant against exogenous IFN-α/β and autophagy modulation but remains highly vulnerable towards IFN-γ and -λ treatment. In combination, IFN-γ and -λ act synergistically, and drastically reduce SARS-CoV-2 replication at exceedingly low doses. Our results identify ineffective type I and II antagonism as weakness of SARS-CoV-2 that may allow to devise safe and effective anti-viral therapies based on targeted innate immune activation.

Abstract Suitable animal models are essential for translational research, especially in the case of complex, multifactorial conditions, such as obesity. The outbred mouse line Titan (DU6) results from the world’s longest selection experiment for high body mass and was previously described as a model for metabolic healthy (benign) obesity. The present study deeper characterized the geno- and phenotypes of this outbred mouse line and tested its suitability as an interventional obesity model. In contrast to previous findings, our data suggests that Titan mice are metabolically unhealthy obese and short-lived. Line-specific patterns of genetic invariability are in accordance with observed phenotypic traits. Titan mice show modifications in the liver transcriptome, proteome and epigenome that are linked to metabolic (dys)regulations. However, dietary intervention partially reversed the metabolic phenotype in Titan mice and significantly extended their life expectancy. Therefore, the Titan mouse line is a valuable resource for translational and interventional obesity research.

Replication and transcription of genomic DNA requires partial disassembly of nucleosomes to allow progression of polymerases. This constitutes both an opportunity to remodel the underlying chromatin as well as the potential danger of losing epigenetic information. Centromeric transcription has been shown to be required for stable incorporation of the centromere-specific histone dCENP-A in M/G1-phase, which depends on the eviction of previously deposited H3/H3.3-placeholder nucleosomes. Here we demonstrate that the histone chaperone and transcription elongation factor Spt6 spatially and temporarily coincides with centromeric transcription and prevents the loss of old CENP-A nucleosomes in both Drosophila and human cells. Spt6 binds directly to dCENP-A and shows enhanced association with non-phosphorylatable dCENP-A mutants compared to histone H3, while phosphomimetic residues alleviate association with Spt6. We conclude that Spt6 acts as a conserved CENP-A maintenance factor, which is required during transcription-mediated chromatin remodelling at the centromere to ensure long-term stability of epigenetic centromere identity.

Summary Despite the recent explosion in surveys of cell-type heterogeneity, the mechanisms that specify and stabilize highly related cell subtypes remain poorly understood. Here, focusing initially on exploring quantitative histone mark heterogeneity, we identify two major sub-types of pancreatic β-cells (β HI and β LO ). β HI and β LO cells differ in their size, morphology, cytosolic and nuclear ultrastructure, transcriptional output, epigenomes, cell surface marker, and function. Importantly, β HI and β LO cells can be FACS separated live into CD24 + (β HI ) and CD24 - (β LO ) fractions. From an epigenetic viewpoint, β HI -cells exhibit ∼4-fold higher levels of H3K27me3, more compacted chromatin, and distinct chromatin organization that associates with a specific pattern of transcriptional output. Functionally, β HI cells have increased mitochondrial mass, activity, and insulin secretion both in vivo and ex vivo . Critically, Eed and Jmjd3 loss-of-function studies demonstrate that H3K27me3 dosage is a significant regulator of β HI / β LO cell ratio in vivo, yielding some of the first-ever specific models of β-cell sub-type distortion. β HI and β LO sub-types are conserved in humans with β HI -cells enriched in human Type-2 diabetes. These data identify two novel and fundamentally distinct β-cell subtypes and identify epigenetic dosage as a novel regulator of β-cell subtype specification and heterogeneity. Highlights Quantitative H3K27me3 heterogeneity reveals 2 common β-cell subtypes β HI and β LO cells are stably distinct by 7 independent sets of parameters H3K27me3 dosage controls β HI / β LO ratio in vivo β HI and β LO cells are conserved in humans and enriched in Type-2 diabetes

Higher-order chromosome folding and segregation is tightly regulated in all domains of life. In bacteria, details on nucleoid organization regulatory mechanisms and function remains poorly characterized, especially in non-model species. Here, we investigate the role of DNA partitioning protein ParB and condensin complexes, two key players in bacterial chromosome structuring, in the actinobacterium Corynebacterium glutamicum . Chromosome conformation capture reveals SMC-mediated long-range interactions around ten centromere-like parS sites clustered at the replication origin ( oriC ). At least one oriC -proximal parS site is necessary for a reliable chromosome segregation. Using a combination of chromatin immunoprecipitation and photoactivated single molecule localization microscopy evidences the formation of distinct ParB-nucleoprotein subclusters in dependence of parS numbers. We further identified and functionally characterized two condensin paralogs. Whereas SMC/ScpAB complexes are loaded via ParB at parS sites mediating chromosomal inter-arm contacts like in Bacillus subtilis , the MukBEF-like SMC complex MksBEFG does not contribute to chromosomal DNA-folding. Rather, the MksBEFG complex is involved in plasmid maintenance and interacts with the polar oriC -tethering factor DivIVA. These data complement current models of ParB-SMC/ScpAB crosstalk, while showing that some condensin complexes evolved functions uncoupled from chromosome folding.

Telomeres and the shelterin complex cap and protect the ends of chromosomes. Telomeres are flanked by the subtelomeric sequences that have also been implicated in telomere regulation, alt-hough their role is not well defined. Here we show that, in Schizosaccharomyces pombe, the telomere-associated sequences (TAS) present on most subtelomeres are hyper-recombinogenic, have metastable nucleosomes, and unusual low levels of H3K9 methylation. Ccq1, a subunit of shelterin, protects TAS from nucleosome loss by recruiting the heterochromatic repressor complexes CLRC and SHREC, thereby linking nucleosome stability to gene silencing. Nucleosome instability at TAS is independent of telomeric repeats and can be transmitted to an intrachromosomal locus containing an ectopic TAS fragment, indicating that this is an intrinsic property of the underlying DNA sequence. When telomerase recruitment is compromised in cells lacking Ccq1, DNA sequences present in the TAS promote recombination between chromosomal ends, independent of nucleosome abundance, implying an active function of these sequences in telomere maintenance. We propose that Ccq1 and fragile subtelomeres co-evolved to regulate telomere plasticity by con-trolling nucleosome occupancy and genome stability.

Multi-omics approaches use a diversity of high-throughput technologies to profile the different molecular layers of living cells. Ideally, the integration of this information should result in comprehensive systems models of cellular physiology and regulation. However, most multi-omics projects still include a limited number of molecular assays and there have been very few multi-omic studies that evaluate dynamic processes such as cellular growth, development and adaptation. Hence, we lack formal analysis methods and comprehensive multi-omics datasets that can be leveraged to develop true multi-layered models for dynamic cellular systems. Here we present the STATegra multi-omics dataset that combines measurements from up to 10 different omics technologies applied to the same biological system, namely the well-studied mouse pre-B-cell differentiation. STATegra includes high-throughput measurements of chromatin structure, gene expression, proteomics and metabolomics, and it is complemented with single-cell data. To our knowledge, the STATegra collection is the most diverse multi-omics dataset describing a dynamic biological system.