There are four closely-related dengue virus (DENV) serotypes. Infection with one serotype generates antibodies that may cross-react and enhance infection with other serotypes in a secondary infection. We demonstrated that DENV serotype 2 (DENV2)-specific human monoclonal antibody (HMAb) 2D22 is therapeutic in a mouse model of antibody-enhanced severe dengue disease. We determined the cryo-electron microscopy (cryo-EM) structures of HMAb 2D22 complexed with two different DENV2 strains. HMAb 2D22 binds across viral envelope (E) proteins in the dimeric structure, which probably blocks the E protein reorganization required for virus fusion. HMAb 2D22 "locks" two-thirds of or all dimers on the virus surface, depending on the strain, but neutralizes these DENV2 strains with equal potency. The epitope defined by HMAb 2D22 is a potential target for vaccines and therapeutics.

Dengue is a mosquito-borne virus with dire health and economic impact. Dengue is responsible for an estimated ~390 million infections per year, with Dengue 2 (DENV2) being the most virulent strain among the four serotypes. Interestingly, it is also for strains of this serotype that temperature-dependent large scale morphological changes, termed as 'breathing', have been observed. Although, the structure of these morphologies has been solved to 3.5 Angstrom resolution, the dynamics of the viral envelope are unknown. Here, we combine fluorescence and mass spectrometry and molecular dynamics simulations to provide insights into DENV2 structural dynamics in comparison to DENV1. We observe hitherto unseen conformational changes and structural dynamics of the DENV2 envelope that are influenced by both temperature and divalent cations. Our results show that for DENV2 and DENV1 the intrinsic dynamics but not the specific morphologies are correlated to viral infectivity.

Dengue virus (DENV) and Zika virus (ZIKV) are both positive sense single-stranded RNA viruses. They are packaged within the virion with a capsid (C) protein to form the nucleocapsid. Based on cryo-electron microscopy imaging, the nucleocapsid has been described as lacking symmetry, whilst there is distinguishable separation of the C proteins from the viral RNA (vRNA) genome. Here, to elucidate the architecture of the nucleocapsid of DENV serotype 2 and ZIKV, we used a nuclease digestion assay and next-generation sequencing to map the respective vRNA genome wide association with the C protein in vitro. The C protein exhibited non-uniform binding along the vRNA, and as C protein concentration increased, the normalized read counts also increased. A saturation point of 1:100 (vRNA:C protein monomers) was found, and binding regions showed variable saturation patterns. We also observed that C protein had a preference for G-rich sequences for both viruses. Taken together, we demonstrate that the DENV 2 and ZIKV C proteins bind vRNA in a non-uniform manner with distinct patterns of association.

Dengue and Zika are clinically important members of the Flaviviridae family that utilizes an 11kb positive strand RNA for genome regulation. While structures have been mapped primarily in the UTRs, much remains to be learnt about how the rest of the genome folds to enable function. Here, we performed secondary structure and pair-wise interaction mapping on four dengue serotypes and four Zika strains in their native virus particles and infected cells. Comparative analysis of SHAPE reactivities across serotypes nominated potentially functional regions that are highly structured, show structure conservation, and low synonymous mutation rates, including a structure associated with ribosome pausing. Pair-wise interaction mapping by SPLASH further reveals new pair-wise interactions, in addition to the known circularization sequence. 40% of pair-wise interactions form alternative structures, suggesting extensive structural heterogeneity. Analysis of shared pair-wise interactions between serotypes revealed macro-organization whereby interactions are preserved at their physical locations, beyond their sequence identities. In addition, structure mapping of virus genomes released in solution - as well as inside host cells - showed that other helicases, in addition to the ribosome, play a role in unwinding viral structures inside cells. Mutational experiments that disrupt in cell and in virion pair-wise interactions result in virus attenuation, demonstrating their importance during the virus life-cycle.

Abstract Introduction APG777 is a high-affinity humanized anti-IL-13 IgG1 monoclonal antibody (mAb) that blocks formation of the IL-13/IL-13Rα1/IL-4Rα complex, preventing receptor heterodimerization and downstream signaling. APG777 contains a triple amino acid modification, YTE, in the Fc region that extends half-life (t1/2) by increasing binding to neonatal Fc receptor. Objectives This is a report of initial results of the first study of APG777 in humans, including safety, pharmacokinetics (PK), and pharmacodynamics (PD). Methods This first-in-human, randomized, double-blind, placebo (PBO)-controlled trial evaluated safety, tolerability, PK, and PD of APG777 in healthy participants. The study was conducted in Australia and consisted of single ascending dose (SAD) and multiple dose (MD) cohorts. Participants received single subcutaneous (SC) doses up to 1200 mg in the SAD and repeat doses of 300 mg SC in the MD. Each cohort consisted of 8 participants randomized 6:2 to APG777 or PBO. Safety assessments were conducted throughout the study and blood draws for PK and PD were obtained at multiple timepoints. Results Forty participants were enrolled. To date, adverse events (AEs) were mild and generally unrelated to study drug. There were no serious AEs or dose-dependent trends. APG777 pharmacokinetics were dose proportional, with t1/2 of approximately 75 days. Single doses of APG777 resulted in sustained inhibition of pSTAT6 and TARC for 12 weeks, the longest available follow-up. Conclusions APG777 was well-tolerated at doses up to 1200 mg, similar to other IL-13-targeted mAbs. The t1/2 of APG777, due to its YTE modification, is approximately 3 times longer than currently available mAbs and PD assessments confirm sustained inhibition of key biomarkers of atopic dermatitis. The favorable safety profile and optimized PK of APG777 support the initiation of a phase 2 study in adults with moderate-to-severe atopic dermatitis where every 3- to 6-month maintenance dosing will be evaluated.