Abstract Coronavirus disease 2019 (COVID-19), which is caused by SARS-CoV-2, varies with regard to symptoms and mortality rates among populations. Humoral immunity plays critical roles in SARS-CoV-2 infection and recovery from COVID-19. However, differences in immune responses and clinical features among COVID-19 patients remain largely unknown. Here, we report a database for COVID-19-specific IgG/IgM immune responses and clinical parameters (COVID-ONE humoral immune). COVID-ONE humoral immunity is based on a dataset that contains the IgG/IgM responses to 21 of 28 known SARS-CoV-2 proteins and 197 spike protein peptides against 2,360 COVID-19 samples collected from 783 patients. In addition, 96 clinical parameters for the 2,360 samples and information for the 783 patients are integrated into the database. Furthermore, COVID-ONE humoral immune provides a dashboard for defining samples and a one-click analysis pipeline for a single group or paired groups. A set of samples of interest is easily defined by adjusting the scale bars of a variety of parameters. After the “START” button is clicked, one can readily obtain a comprehensive analysis report for further interpretation. COVID-ONE-humoral immune is freely available at www.COVID-ONE.cn .

Epitope mapping is essential for the understanding how an antibody works. Given millions of antibodies short of epitope information, there is an urgent need for high-throughput epitope mapping. Here we combined a commercial phage display of random peptide library of 109 diversity with next generation sequencing to develop Antibody binding epitope Mapping (AbMap) technology. Over two hundred antibodies were analyzed in a single test and epitopes were determined for >50% of them. Strikingly, the antibodies were able to recognize different proteins from multiple species with similar epitopes. We successfully identified the epitopes of 14 anti-PD-1 antibodies, including Sintilimab (i.e., L128, A129, and P130), and confirmed that the binding epitopes of Nivolumab and Sintilimab are very close to the binding interface of PD-1 and PD-L1. The predicted conformational epitopes of Pembrolizumab and Nivolumab are consistent with their antibody-antigen co-crystal structures. AbMap is the first technology enables high-throughput epitope mapping.

As a ubiquitous bacterial secondary messenger, c-di-GMP plays key regulatory roles in processes such as bacterial motility and transcription regulation. CobB is the Sir2 family protein deacetylase that controls energy metabolism, chemotaxis and DNA supercoiling in many bacteria. Using an E.coli proteome microarray, we found that c-di-GMP strongly binds to CobB. Protein deacetylation assays showed that c-di-GMP inhibits CobB activity and thereby modulates the biogenesis of acetyl-CoA. Through mutagenesis studies, residues R8, R17 and E21 of CobB were shown to be required for c-di-GMP binding. Next, we found that CobB is an effective deacetylase of YdeH, a major diguanylate cyclase (DGC) of E.coli that is endogenously acetylated. Mass spectrometry analysis identified YdeH K4 as the major site of acetylation, and it could be deacetylated by CobB. Interestingly, deacetylation of YdeH enhances its stability and cyclase activity in c-di-GMP production. Thus, our work establishes a novel negative feedback loop linking c-di-GMP biogenesis and CobB-mediated protein deacetylation.

Abstract Protein-biomolecule interactions play pivotal roles in almost all biological processes, the identification of the interacting protein is essential. By combining a substrate-based proximity labelling activity from the pupylation pathway of Mycobacterium tuberculosis , and the streptavidin (SA)-biotin system, we developed S pecific P upylation as IDE ntity R eporter (SPIDER) for identifying protein-biomolecular interactions. As a proof of principle, SPIDER was successfully applied for global identification of interacting proteins, including substrates for enzyme (CobB), the readers of m 6 A, the protein interactome of mRNA, and the target proteins of drug (lenalidomide). In addition, by SPIDER, we identified SARS-CoV-2 Omicron variant specific receptors on cell membrane and performed in-depth analysis for one candidate, Protein-g. These potential receptors could explain the differences between the Omicron variant and the Prototype strain, and further serve as target for combating the Omicron variant. Overall, we provide a robust technology which is applicable for a wide-range of protein-biomolecular interaction studies.