The precise identification of the HIV-1 envelope glycoprotein (Env) responsible for productive clinical infection could be instrumental in elucidating the molecular basis of HIV-1 transmission and in designing effective vaccines. Here, we developed a mathematical model of random viral evolution and, together with phylogenetic tree construction, used it to analyze 3,449 complete env sequences derived by single genome amplification from 102 subjects with acute HIV-1 (clade B) infection. Viral env genes evolving from individual transmitted or founder viruses generally exhibited a Poisson distribution of mutations and star-like phylogeny, which coalesced to an inferred consensus sequence at or near the estimated time of virus transmission. Overall, 78 of 102 subjects had evidence of productive clinical infection by a single virus, and 24 others had evidence of productive clinical infection by a minimum of two to five viruses. Phenotypic analysis of transmitted or early founder Envs revealed a consistent pattern of CCR5 dependence, masking of coreceptor binding regions, and equivalent or modestly enhanced resistance to the fusion inhibitor T1249 and broadly neutralizing antibodies compared with Envs from chronically infected subjects. Low multiplicity infection and limited viral evolution preceding peak viremia suggest a finite window of potential vulnerability of HIV-1 to vaccine-elicited immune responses, although phenotypic properties of transmitted Envs pose a formidable defense.

The genetic diversity of human immunodeficiency virus (HIV) is a major concern thought to impact on immunologic escape and eventual vaccine efficacy. Here, simple and rapid methods are described for the detection and estimation of genetic divergence between HIV strains on the basis of the observation that DNA heteroduplexes formed between related sequences have a reduced mobility in polyacrylamide gels proportional to their degree of divergence. Reliable phylogenetic subtypes were assigned for HIV-1 strains from around the world. Relationships between viruses were closest when derived from the same or epidemiologically linked individuals. When derived from epidemiologically unlinked individuals, the relationships between viruses in a given geographic region correlated with the length of time HIV-1 had been detected in the population and the number of strains initiating widespread infection. Heteroduplex mobility analysis thus provides a tool to expedite epidemiological investigations by assisting in the classification of HIV and is readily applicable to the screening and characterization of other infectious agents and cellular genes.

The family Picornaviridae comprises small non-enveloped viruses with RNA genomes of 6.7 to 10.1 kb, and contains >30 genera and >75 species. Most of the known picornaviruses infect mammals and birds, but some have also been detected in reptiles, amphibians and fish. Many picornaviruses are important human and veterinary pathogens and may cause diseases of the central nervous system, heart, liver, skin, gastrointestinal tract or upper respiratory tract. Most picornaviruses are transmitted by the faecal-oral or respiratory routes. This is a summary of the International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV) Report on the taxonomy of the Picornaviridae, which is available at www.ictv.global/report/picornaviridae.

ABSTRACT A sequence-independent PCR amplification method was used to identify viral nucleic acids in the plasma samples of 25 individuals presenting with symptoms of acute viral infection following high-risk behavior for human immunodeficiency virus type 1 transmission. GB virus C/hepatitis G virus was identified in three individuals and hepatitis B virus in one individual. Three previously undescribed DNA viruses were also detected, a parvovirus and two viruses related to TT virus (TTV). Nucleic acids in human plasma that were distantly related to bacterial sequences or with no detectable similarities to known sequences were also found. Nearly complete viral genome sequencing and phylogenetic analysis confirmed the presence of a new parvovirus distinct from known human and animal parvoviruses and of two related TTV-like viruses highly divergent from both the TTV and TTV-like minivirus groups. The detection of two previously undescribed viral species in a small group of individuals presenting acute viral syndrome with unknown etiology indicates that a rich yield of new human viruses may be readily identifiable using simple methods of sequence-independent nucleic acid amplification and limited sequencing.

ABSTRACT We analyzed viral nucleic acids in stool samples collected from 35 South Asian children with nonpolio acute flaccid paralysis (AFP). Sequence-independent reverse transcription and PCR amplification of capsid-protected, nuclease-resistant viral nucleic acids were followed by DNA sequencing and sequence similarity searches. Limited Sanger sequencing (35 to 240 subclones per sample) identified an average of 1.4 distinct eukaryotic viruses per sample, while pyrosequencing yielded 2.6 viruses per sample. In addition to bacteriophage and plant viruses, we detected known enteric viruses, including rotavirus, adenovirus, picobirnavirus, and human enterovirus species A (HEV-A) to HEV-C, as well as numerous other members of the Picornaviridae family, including parechovirus, Aichi virus, rhinovirus, and human cardiovirus. The viruses with the most divergent sequences relative to those of previously reported viruses included members of a novel Picornaviridae genus and four new viral species (members of the Dicistroviridae , Nodaviridae , and Circoviridae families and the Bocavirus genus). Samples from six healthy contacts of AFP patients were similarly analyzed and also contained numerous viruses, particularly HEV-C, including a potentially novel Enterovirus genotype. Determining the prevalences and pathogenicities of the novel genotypes, species, genera, and potential new viral families identified in this study in different demographic groups will require further studies with different demographic and patient groups, now facilitated by knowledge of these viral genomes.

ABSTRACT An unidentified agent was cultured in primary monkey cells at the Los Angeles County Public Health Department from each of five stool specimens submitted from an outbreak of gastroenteritis. Electron microscopy and an adenovirus-specific monoclonal antibody confirmed this agent to be an adenovirus. Since viral titers were too low, complete serotyping was not possible. Using the DNase-sequence-independent viral nucleic acid amplification method, we identified several nucleotide sequences with a high homology to human adenovirus 41 (HAdV-41) and simian adenovirus 1 (SAdV-1). However, using anti-SAdV-1 sera, it was determined that this virus was serologically different than SAdV-1. Genomic sequencing and phylogenetic analysis confirmed that this new adenovirus was so divergent from the known human adenoviruses that it was not only a new type but also represented a new species (human adenovirus G). In a retrospective clinical study, this new virus was detected by PCR in one additional patient from a separate gastroenteritis outbreak. This study suggests that HAdV-52 may be one of many agents causing gastroenteritis of unknown etiology.

ABSTRACT Circoviruses are known to infect birds and pigs and can cause a wide range of severe symptoms with significant economic impact. Using viral metagenomics, we identified circovirus-like DNA sequences and characterized 15 circular viral DNA genomes in stool samples from humans in Pakistan, Nigeria, Tunisia, and the United States and from wild chimpanzees. Distinct genomic features and phylogenetic analysis indicate that some viral genomes were part of a previously unrecognized genus in the Circoviridae family we tentatively named “ Cyclovirus ” whose genetic diversity is comparable to that of all the known species in the Circovirus genus. Circoviridae detection in the stools of U.S. adults was limited to porcine circoviruses which were also found in most U.S. pork products. To determine whether the divergent cycloviruses found in non-U.S. human stools were of dietary origin, we genetically compared them to the cycloviruses in muscle tissue samples of commonly eaten farm animals in Pakistan and Nigeria. Limited genetic overlap between cycloviruses in human stool samples and local cow, goat, sheep, camel, and chicken meat samples indicated that the majority of the 25 Cyclovirus species identified might be human viruses. We show that the genetic diversity of small circular DNA viral genomes in various mammals, including humans, is significantly larger than previously recognized, and frequent exposure through meat consumption and contact with animal or human feces provides ample opportunities for cyclovirus transmission. Determining the role of cycloviruses, found in 7 to 17% of non-U.S. human stools and 3 to 55% of non-U.S. meat samples tested, in both human and animal diseases is now facilitated by knowledge of their genomes.

ABSTRACT Bats are hosts to a variety of viruses capable of zoonotic transmissions. Because of increased contact between bats, humans, and other animal species, the possibility exists for further cross-species transmissions and ensuing disease outbreaks. We describe here full and partial viral genomes identified using metagenomics in the guano of bats from California and Texas. A total of 34% and 58% of 390,000 sequence reads from bat guano in California and Texas, respectively, were related to eukaryotic viruses, and the largest proportion of those infect insects, reflecting the diet of these insectivorous bats, including members of the viral families Dicistroviridae , Iflaviridae , Tetraviridae , and Nodaviridae and the subfamily Densovirinae . The second largest proportion of virus-related sequences infects plants and fungi, likely reflecting the diet of ingested insects, including members of the viral families Luteoviridae , Secoviridae , Tymoviridae , and Partitiviridae and the genus Sobemovirus . Bat guano viruses related to those infecting mammals comprised the third largest group, including members of the viral families Parvoviridae , Circoviridae , Picornaviridae , Adenoviridae , Poxviridae , Astroviridae , and Coronaviridae . No close relative of known human viral pathogens was identified in these bat populations. Phylogenetic analysis was used to clarify the relationship to known viral taxa of novel sequences detected in bat guano samples, showing that some guano viral sequences fall outside existing taxonomic groups. This initial characterization of the bat guano virome, the first metagenomic analysis of viruses in wild mammals using second-generation sequencing, therefore showed the presence of previously unidentified viral species, genera, and possibly families. Viral metagenomics is a useful tool for genetically characterizing viruses present in animals with the known capability of direct or indirect viral zoonosis to humans.