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.

ciRS-7 is an intensely studied, highly expressed and conserved circRNA. Essentially nothing is known about its biogenesis, including the location of its promoter. A prevailing assumption has been that ciRS-7 is an exceptional circRNA because it is transcribed from a locus lacking any mature linear RNA transcripts of the same sense. Our interest in the biogenesis of ciRS-7 led us to develop an algorithm to define its promoter. This approach predicted that the human ciRS-7 promoter coincides with that of the long non-coding RNA, LINC00632. We validated this prediction using multiple orthogonal experimental assays. We also used computational approaches and experimental validation to establish that ciRS-7 exonic sequence is embedded in linear transcripts that are flanked by cryptic exons in both human and mouse. Together, this experimental and computational evidence generate a new view of regulation in this locus: (a) ciRS-7 is like other circRNAs, as it is spliced into linear transcripts; (b) expression of ciRS-7 is primarily determined by the chromatin state of LINC00632 promoters; (c) transcription and splicing factors sufficient for ciRS-7 biogenesis are expressed in cells that lack detectable ciRS-7 expression. These findings have significant implications for the study of the regulation and function of ciRS-7, and the analytic framework we developed to jointly analyze RNA-seq and ChIP-seq data reveal the potential for genome-wide discovery of important biological regulation missed in current reference annotations.

Hepatitis C virus (HCV) depends on liver-specific microRNA miR-122 for efficient viral RNA amplification in liver cells. This microRNA interacts with two different conserved sites at the very 5’ end of the viral RNA, enhancing miR-122 stability and promoting replication of the viral RNA. Treatment of HCV patients with oligonucleotides that sequester mir-122 resulted in profound loss of viral RNA in phase II clinical trials. However, some patients accumulated in their sera a viral RNA genome that contained a single cytidine to uridine mutation at the third nucleotide from the 5’ genomic end. It is shown here that this C3U variant indeed displayed higher rates of replication than that of wild-type HCV when miR-122 abundance is low in liver cells. However, when miR-122 abundance is high, binding of miR-122 to site 1, most proximal to the 5’ end in the C3U variant RNA, is impaired without disrupting the binding of miR-122 to site 2. As a result, C3U RNA displays a much lower rate of replication than wild-type mRNA when miR-122 abundance is high in the liver. These findings suggest that sequestration of miR-122 leads to a resistance-associated mutation that has only been observed in treated patients so far, and raises the question about the function of the C3U variant in the peripheral blood.