The Flaviviridae are a family of viruses that cause severe human diseases. For example, dengue virus (DENV) is a rapidly emerging pathogen causing an estimated 100 million symptomatic infections annually worldwide. No approved antivirals are available to date and clinical trials with a tetravalent dengue vaccine showed disappointingly low protection rates. Hepatitis C virus (HCV) also remains a major medical problem, with 160 million chronically infected patients worldwide and only expensive treatments available. Despite distinct differences in their pathogenesis and modes of transmission, the two viruses share common replication strategies. A detailed understanding of the host functions that determine viral infection is lacking. Here we use a pooled CRISPR genetic screening strategy to comprehensively dissect host factors required for these two highly important Flaviviridae members. For DENV, we identified endoplasmic-reticulum (ER)-associated multi-protein complexes involved in signal sequence recognition, N-linked glycosylation and ER-associated degradation. DENV replication was nearly completely abrogated in cells deficient in the oligosaccharyltransferase (OST) complex. Mechanistic studies pinpointed viral RNA replication and not entry or translation as the crucial step requiring the OST complex. Moreover, we show that viral non-structural proteins bind to the OST complex. The identified ER-associated protein complexes were also important for infection by other mosquito-borne flaviviruses including Zika virus, an emerging pathogen causing severe birth defects. By contrast, the most significant genes identified in the HCV screen were distinct and included viral receptors, RNA-binding proteins and enzymes involved in metabolism. We found an unexpected link between intracellular flavin adenine dinucleotide (FAD) levels and HCV replication. This study shows notable divergence in host-depenency factors between DENV and HCV, and illuminates new host targets for antiviral therapy.

ABSTRACT Celiac disease (CeD) is an autoimmune disorder induced by consuming gluten proteins from wheat, barley, and rye. Glutens resist gastrointestinal proteolysis, resulting in peptides that elicit inflammation in patients with CeD. Despite well-established connections between glutens and CeD, chemically defined, bioavailable peptides produced from dietary proteins have never been identified from humans in an unbiased manner. This is largely attributable to technical challenges, impeding our knowledge of potentially diverse peptide species that encounter the immune system. Here, we developed a novel liquid chromatographic-mass spectrometric workflow for untargeted sequence analysis of the urinary peptidome. We detected 679 distinct dietary peptides, of which ~35% have a CeD-relevant T cell epitope and ~5% are known to stimulate innate immune responses. Remarkably, gluten peptides from patients with CeD qualitatively and quantitatively differ from controls. Our results provide a new foundation for understanding gluten immunogenicity, improving CeD management, and characterizing the dietary and urinary peptidomes.

Thousands of protein post-translational modifications (PTMs) dynamically impact nearly all cellular functions. Mass spectrometry is well suited to PTM identification, but proteome-scale analyses are biased towards PTMs with existing enrichment methods. To measure the full landscape of PTM regulation, software must overcome two fundamental challenges: intractably large search spaces and difficulty distinguishing correct from incorrect identifications. Here, we describe TagGraph, software that overcomes both challenges with a string-based search method orders of magnitude faster than current approaches, and probabilistic validation model optimized for PTM assignments. When applied to a human proteome map, TagGraph tripled confident identifications while revealing thousands of modification types on nearly one million sites spanning the proteome. We expand known sites by orders of magnitude for highly abundant yet understudied PTMs such as proline hydroxylation, and derive tissue-specific insight into these PTMs' roles. TagGraph expands our ability to survey the full landscape of PTM function and regulation.

Broadly effective vaccines against dengue virus (DENV) infection have remained elusive, despite rising infection rates in the developing world. Infection-specific peptide ligands presented on Major Histocompatibility Complexes (MHC) open new avenues for developing T-cell-based interventions. Past efforts towards mapping viral MHC epitopes were based on computational predictions that only partially reflected actual antigen presentation. To empirically identify DENV-specific MHC ligands, we developed an immuno-proteomics approach for interrogating DENV- and self-derived MHC ligands from infected B-lymphocytes. Here, we report four fundamental findings: First, over 700 infection-specific MHC-ligands reflected host cellular responses to DENV that were not apparent from the proteome. Second, we report 121 viral MHC-I ligands (108 novel) which clustered into discrete hotspots across the DENV polyprotein, some of which spanned DENV polyprotein components, described here as MHC ligands for the first time. Third, we found DENV ligands which were distinctly presented by MHC alleles previously associated with either high or low anti-DENV response. Fourth, we demonstrate that while our in vitro assay only overlapped with a small fraction of previously described DENV T-cell epitopes, several novel MHC ligands identified here were recognized by T-cells from DENV-infected patients despite having low binding affinities. Together, these discoveries suggest that virus and host-derived MHC ligands have under-exploited potential for describing the cell biology of DENV infection, and as candidates for designing effective DENV vaccines.