The glucocorticoid (GC) receptor (GR), when liganded to GC, activates transcription through direct binding to simple (+)GRE DNA binding sequences (DBS). GC-induced direct repression via GR binding to complex “negative” GREs (nGREs) has been reported. However, GR-mediated transrepression was generally ascribed to indirect “tethered” interaction with other DNA-bound factors. We report that GC-induces direct transrepression via the binding of GR to simple DBS (IR nGREs) unrelated to (+)GRE. These DBS act on agonist-liganded GR, promoting the assembly of cis-acting GR-SMRT/NCoR repressing complexes. IR nGREs are present in over 1000 mouse/human ortholog genes, which are repressed by GC in vivo. Thus variations in the levels of a single ligand can coordinately turn genes on or off depending in their response element DBS, allowing an additional level of regulation in GR signaling. This mechanism suits GR signaling remarkably well, given that adrenal secretion of GC fluctuates in a circadian and stress-related fashion.

Abstract Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV2) infection initiates with viral entry in upper respiratory tract leading to coronavirus disease 2019 (Covid-19). Severe Covid-19 is characterized by pulmonary pathologies associated with respiratory failure. Thus, therapeutics aimed at inhibiting entry of the virus or its internalization in the upper respiratory tract, are of interest. Herein, we report the prophylactic application of two intra-nasal formulations provided by the National Medicinal Plant Board (NMPB), Anu oil and Til tailya in SARS-CoV2 infection hamster model. Prophylactic nasal instillation of these oil formulations exhibited reduced viral load in lungs, and resulted in reduced body weight loss and pneumonitis. In line with reduced viral load, histopathlogical analysis revealed a reduction in lung pathology in Anu oil group as compared to the control infected group. However, Til tailya group did not show a significant reduction in lung pathology. Furthermore, molecular analysis using mRNA expression profiling indicated reduced expression of pro-inflammatory cytokines genes, including Th1 and Th17 cytokines for both the intra-nasal formulations as a result of decreased viral load. Together, the prophylactic intra-nasal application of Annu oil seems to be useful in limiting both the viral load and disease severity disease in SARS-CoV2 infection in hamster model.

ABSTRACT Our recent works described the rescue effect of α-ketoglutarate (αKG, a metabolite of Krebs cycle) on thrombosis and inflammation in animals. αKG augments activity of prolyl hydroxylase 2 (PHD2), which in turn degrades proline residues of substrates like phosphorylated Akt (pAkt) and hypoxia inducible factor (HIF)α. Here we describe the inhibitory effect of octyl αKG on pAkt as well as on HIF1α/HIF2α, and in turn decreasing SARS CoV-2 replication in Vero E6 cells. αKG failed to inhibit the viral replication and Akt phosphorylation in PHD2-knockdown U937 cells transiently expressing ACE2. Contrastingly, triciribine (TCN, an Akt-inhibitor) inhibited viral replication alongside a downmodulation of pAkt in PHD2-KD cells. Dietary αKG significantly inhibited viral infection and rescued hamsters from thrombus formation and inflammation in lungs, the known causes of acute respiratory distress syndrome (ARDS) in COVID-19. αKG supplementation also reduced the apoptotic death of lung tissues in infected animals, alongside a downmodulation of pAkt and HIF2α. αKG supplementation neither affected IgG levels against SARS CoV-2 RBD protein nor altered the neutralization antibody response against SARS CoV-2. It did not interfere with the percentage of interferon-γ positive (IFNγ+) CD4+ and IFNγ+CD8+ T cells in infected animals. The extended work in balb/c mice transiently expressing ACE2 showed a similar effect of αKG in reducing accumulation of inflammatory immune cells and cytokines, including IL6, IL1β and TNFα, in lungs as well as in circulation of infected animals. Pro-thrombotic markers like platelet microparticles and platelet-leukocyte aggregates were reduced significantly in infected mice after αKG supplementation. Importantly, αKG supplementation restored the O 2 saturation (SpO 2 ) in circulation of SARS CoV-2 infected hamsters and mice, suggesting a potential therapeutic role of this metabolite in COVID-19 treatment.

Abstract Coronavirus induced disease-19 (COVID-19), caused by the SARS-CoV-2 remains a major global health challenge. Human endogenous retroviruses (HERVs) represent retroviral elements that got integrated into the ancestral human genome. HERVs are important in development and diseases, including cancer, inflammation and viral infections. Here, we analyzed the expression of several HERVs in SARS-CoV-2 infected cells and observed increased activity of HERV-E, HERV-V, HERV-FRD, HERV-MER34, HERV-W and HERV-KHML2. In contrast, HERV-R-envelope was downregulated in cell-based models and COVID-19 patient PBMCs. HERV-R overexpression inhibited SARS-CoV-2 replication, suggesting its antiviral action. Further studies demonstrated the role of extracellular signal-regulated kinase (ERK) in regulating HERV-R antiviral activity. Cross-talk between the ERK and p38 MAPK controls HERV-R envelope synthesis, which in turn modulates the replication of SARS-CoV-2. These findings establish the importance of HERV-R envelope as a host restriction factor against SARS-CoV-2 and illustrate the advantage of integration and evolutionary maintenance of retroviral-elements in the human genome.

Recent studies have demonstrated safety and reliability of messenger RNA (mRNA) vaccines for human use. Conventionally, mRNA vaccines use linear or self-amplifying mRNA (SAM), the latter considered to be superior. However, COVID-19 SAM vaccines showed limited success. Further, Circular mRNA (Circ-RNA) vaccines against the SARS-CoV-2, Ebola and monkey pox proved its efficacy. Circ-RNAs are highly stable, do not induce innate immune pathway RNA sensors nor require any extracellular protein for their function. Here, we compared the efficacy of SAM- and Circ-RNA vaccines using the SARS-CoV-2-RBD (receptor binding domain) antigen. Both SAM-RBD and Circ-RBD induced a comparable anti-RBD IgG titer and virus-neutralization titer. However, the latter induced a significantly higher memory T-cell response. Circ-RBD formulation was stable in refrigerator, induced a durable neutralizing antibody response, protected mice from COVID-19-like pathology and a bivalent vaccine containing the Circ-RNA-RBD of SARS-CoV-2-Delta and Omicron variants potently neutralized both viruses. These finding demonstrate the overall superiority of the Circ-RNA over the SAM vaccine technology and provides the proof of concept for developing bivalent Circ-RNA vaccines against emerging variants of SARS-CoV-2.

Hepatitis E virus (HEV) is a major cause of acute viral hepatitis in lower- and middle-income countries. HEV infection may lead to acute liver failure, chronic liver disease and high mortality in pregnant women. Antiviral therapy is not a standard treatment for HEV patients. Computational biology tools promise to revolutionize the antiviral drug discovery. Here, we analyzed the transcriptome data of HEV infected primary human hepatocyte (PHH)-cells through connectivity map database and applied control theory on functional network to identify antiviral targets against HEV. The above analyses predicted PKCβ, PKB/AKT and CK1ε as potential antiviral targets against HEV. The antiviral function of PKB/AKT and CK1ε was experimentally validated by using respective biochemical inhibitors in g3 (genotype 3)-HEV replicon and Huh7 cell-based model of g3 and g1-HEV infection. Further, knockdown of CK1ε showed a similar effect. These data confirmed that CK1ε is an antiviral target for HEV. At present, there are no FDA approved drugs targeting CK1ε. Etravirine is an FDA approved non-nucleoside reverse transcriptase inhibitor drug, used for the treatment of Human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) infected patients. An in silico study predicted Etravirine to be a potent inhibitor of CK1ε. Our experiments revealed potent antiviral activity of Etravirine against HEV, which was mediated via its ability to inhibit the activity of CK1ε. Taken together, the current study demonstrates that PKB/AKT and CK1ε are bonafide antiviral targets for HEV and paves the way for repurposing Etravirine for the treatment of HEV infected patients.

Summary Nonalcoholic steatohepatitis, or NASH, is a multifactorial disease characterized by hepatic lipid accumulation, inflammation, cell death, and fibrosis, and an efficacious pharmaceutical intervention for this is yet to be discovered. The present study aims to identify potential targets capable of reversing the disease-specific molecular alterations and elucidate their possible action mechanism. Our study uses combinations of different methods, such as genome-scale metabolic modelling, directional protein-protein interaction network, connectivity map, and network controllability, to identify potential targets in NASH. Our approach yielded three promising targets, BAG6, CASP3, and CYCS, and captured their effects on inflammation, fibrosis, steatosis, and apoptosis. The association of CASP3 and CYCS with NASH are already reported in the literature. So BAG6 was selected as a novel target. In the Huh-7 cell-line, its ablation reduced fatty acid accumulation and decreased levels of NASH-signature transcripts, supporting our hypothesis on BAG6 as a potential NASH target.

Abstract Severe acute respiratory syndrome-coronavirus-2 (SARS-CoV-2) is a positive-strand RNA virus. Viral genome is capped at the 5’-end, followed by an untranslated region (UTR). There is poly-A tail at 3’-end, preceded by an UTR. Self-interaction between the RNA regulatory elements present within 5’- and 3’-UTRs as well as their interaction with host/virus-encoded proteins mediate the function of 5’- and 3’-UTRs. Using RNA-protein interaction detection (RaPID) assay coupled to liquid chromatography with tandem mass-spectrometry, we identified host interaction partners of SARS-CoV-2 5’- and 3’-UTRs and generated an RNA-protein interaction network. By combining these data with the previously known protein-protein interaction data proposed to be involved in virus replication, we generated the RNA-protein-protein interaction (RPPI) network, likely to be essential for controlling SARS-CoV-2 replication. Notably, bioinformatics analysis of the RPPI network revealed the enrichment of factors involved in translation initiation and RNA metabolism. Lysosome-associated membrane protein-2a (Lamp2a) was one of the host proteins that interact with the 5’-UTR. Further studies showed that Lamp2 level is upregulated in SARS-CoV-2 infected cells and overexpression of Lamp2a and Lamp2b variants reduced viral RNA level in infected cells and vice versa. In summary, our study provides an useful resource of SARS-CoV-2 5’- and 3’-UTR binding proteins and reveal the antiviral function of host Lamp2 protein. Importance Replication of a positive-strand RNA virus involves an RNA-protein complex consisting of viral genomic RNA, host RNA(s), virus-encoded proteins and host proteins. Dissecting out individual components of the replication complex will help decode the mechanism of viral replication. 5’- and 3’-UTRs in positive-strand RNA viruses play essential regulatory roles in virus replication. Here, we identified the host proteins that associate with the UTRs of SARS-CoV-2, combined those data with the previously known protein-protein interaction data (expected to be involved in virus replication) and generated the RNA-protein-protein interaction (RPPI) network. Analysis of the RPPI network revealed the enrichment of factors involved in translation initiation and RNA metabolism, which are important for virus replication. Analysis of one of the interaction partners of the 5’-UTR (Lamp2a) demonstrated its antiviral role in SARS-CoV-2 infected cells. Collectively, our study provides a resource of SARS-CoV-2 UTR-binding proteins and identifies an antiviral role of host Lamp2a protein.

Abstract Multiple processes exist in a cell to ensure continuous production of essential proteins either through cap-dependent or cap-independent translation processes. Viruses depend on the host translation machinery for viral protein synthesis. Therefore, viruses have evolved clever strategies to utilize the host translation machinery. Earlier studies have shown that genotype 1-Hepatitis E virus (g1-HEV) utilizes both cap-dependent and cap-independent translation machineries for its replication and proliferation. Cap-independent translation in g1-HEV is driven by an eighty seven nucleotide-long RNA element which acts as a noncanonical, internal ribosome entry site like (IRESl) element. Here, we have identified the RNA-protein interactome of the HEV IRESl element and characterized the functional significance of some of its components. Our study reveals indispensable roles of host ribosomal protein RPL5 and DHX9 (RNA helicase A) in mediating efficient translation from the IRESl element and establish the function of HEV IRESl as a bonafide internal ribosome entry site. Author summary Protein synthesis is a fundamental process for survival and proliferation of all living organisms. Majority of cellular proteins are produced through cap-dependent translation. Cells also utilize a variety of cap-independent translation processes to synthesize essential proteins during stress. Viruses depend on the host cell translation machinery to synthesize their own proteins. Hepatitis E virus is a major cause of hepatitis worldwide. The viral genome is a capped positive strand RNA. Viral non-structural and structural proteins are synthesized through a cap-dependent translation process. An earlier study from our laboratory reported the presence of a fourth ORF in genotype 1-HEV, which produced the ORF4 protein using a cap-independent internal ribosome entry site-like (IRESl) element. In the current study, we identified the host proteins that associate with the HEV-IRESl RNA and generated the RNA-protein interactome. Through a variety of experimental approaches, our data proves that HEV-IRESl is a bonafide internal ribosome entry site.