Summary The intestinal epithelium comprises the body’s largest surface exposed to viruses. However, a role for intraepithelial T lymphocytes in resistance against viral infections remain elusive. By fate-mapping T cells recruited to the murine intestinal epithelium, we observed accumulation of CD4 + T cells after infection with murine norovirus (MNV) or mouse adenovirus type-2 (AdV), but not after reovirus infection. Intraepithelial CD4 + T cells recruited after MNV or AdV infection co-express Ly6A and CCR9, and exhibit T helper 1 and cytotoxic profiles. Although these cells display a diverse TCR repertoire, they conferred protection against AdV and MNV both in vivo and in an organoid co-culture model in an IFN-γ-dependent manner. Ablation of the T cell receptor (TCR) or the transcription factor ThPOK in CD4 + T cells prior to infection prevented viral control, while TCR ablation during infection did not impact viral clearance. These results uncover a protective role for intraepithelial Ly6A + CCR9 + CD4 + T cells against enteric viruses.

Mammalian α-defensins are a family of abundant effector peptides of the mucosal innate immune system. Although primarily considered to be antimicrobial, α-defensins can increase rather than block infection by certain prominent bacterial and viral pathogens in cell culture and in vivo . We have shown previously that exposure of mouse and human adenoviruses (HAdVs) to α-defensins is able to overcome competitive inhibitors that block cell binding, leading us to hypothesize a defensin-mediated binding mechanism that is independent of known viral receptors. To test this hypothesis, we used genetic approaches to demonstrate that none of several primary receptors nor integrin co-receptors are needed for human α-defensin-mediated binding of HAdV to cells; however, infection remains integrin dependent. Thus, our studies have revealed a novel pathway for HAdV binding to cells that bypasses viral primary receptors. We speculate that this pathway functions in parallel with receptor-mediated entry and contributes to α-defensin-enhanced infection of susceptible cells. Remarkably, we also found that in the presence of α-defensins, HAdV tropism is expanded to non-susceptible cells, even when viruses are exposed to a mixture of both susceptible and non-susceptible cells. Therefore, we propose that in the presence of sufficient concentrations of α-defensins, such as in the lung or gut, integrin expression rather than primary receptor expression will dictate HAdV tropism in vivo . In summary, α-defensins may contribute to tissue tropism not only through the neutralization of susceptible viruses but also by allowing certain defensin-resistant viruses to bind to cells independently of previously described mechanisms.

Multiple distinct types of intracellular bacterial pathogens have been shown to alter the mechanics of their mammalian host cells to promote their spread. Conversely, host cells may respond by altering their own mechanical behavior to limit infection. We have monitored epithelial cell monolayers sparsely infected with the intracellular bacterial pathogen Listeria monocytogenes over the course of several days. As the bacteria replicate and spread from cell to cell, the infected host cells become softer and exert less traction on their extracellular matrix. Uninfected cells surrounding the infection focus become stiffer and actively move toward the site of infection, collectively squeezing the infected cells up into an extruding mound at late times post-infection. Bacteria in mounds are less able to spread laterally in the monolayer, limiting the growth of the focus, while mounded cells eventually undergo death. The cellular competition between infected and uninfected cells leading to mound formation is driven by active directional migration in surrounding uninfected cells, intact cell-cell junctions and innate immune signaling. Our results underline the dynamic remodeling capability of epithelial tissue and propose a general cooperative epithelial extrusion mechanism that could help to limit the local spread of infection.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.

Abstract Mammalian α-defensins are a family of abundant effector peptides of the mucosal innate immune system. Although primarily considered to be antimicrobial, α-defensins can increase rather than block infection by certain prominent bacterial and viral pathogens in cell culture and in vivo . We have shown previously that exposure of mouse and human adenoviruses (HAdVs) to α-defensins is able to overcome competitive inhibitors that block cell binding, leading us to hypothesize a defensin-mediated binding mechanism that is independent of known viral receptors. To test this hypothesis, we used genetic approaches to demonstrate that none of several primary receptors nor integrin co-receptors are needed for human α-defensin-mediated binding of HAdV to cells; however, infection remains integrin dependent. Thus, our studies have revealed a novel pathway for HAdV binding to cells that bypasses viral primary receptors. We speculate that this pathway functions in parallel with receptor-mediated entry and contributes to α-defensin-enhanced infection of susceptible cells. Remarkably, we also found that in the presence of α-defensins, HAdV tropism is expanded to non-susceptible cells, even when viruses are exposed to a mixture of both susceptible and non-susceptible cells. Therefore, we propose that in the presence of sufficient concentrations of α-defensins, such as in the lung or gut, integrin expression rather than primary receptor expression will dictate HAdV tropism in vivo . In summary, α-defensins may contribute to tissue tropism not only through the neutralization of susceptible viruses but also by allowing certain defensin-resistant viruses to bind to cells independently of previously described mechanisms. Author Summary In this study, we demonstrate a novel mechanism for binding of human adenoviruses (HAdVs) to cells that is dependent upon interactions with α-defensin host defense peptides but is independent of known viral receptors and co-receptors. To block normal receptor-mediated HAdV infection, we made genetic changes to both host cells and HAdVs. Under these conditions, α-defensins restored cell binding; however, infection still required the function of HAdV integrin co-receptors. This was true for multiple types of HAdVs that use different primary receptors and for cells that are either naturally devoid of HAdV receptors or were engineered to be receptor deficient. These observations suggest that in the presence of concentrations of α-defensins that would be found naturally in the lung or intestine, there are two parallel pathways for HAdV binding to cells that converge on integrins for productive infection. Moreover, these binding pathways function independently, and both operate in mixed culture. Thus, we have found that viruses can co-opt host defense molecules to expand their tropism.

Due to the importance of post-translational modification (PTM) in cellular function, viruses have evolved to both take advantage of and be susceptible to such modification. Adenovirus encodes a multifunctional protein called protein VII, which is packaged with the viral genome in the core of virions and disrupts host chromatin during infection. Protein VII has several PTMs whose addition contributes to the subnuclear localization of protein VII. Here, we used mutant viruses that abrogate or mimic these PTMs on protein VII to interrogate their impact on protein VII function during adenovirus infection. We discovered that acetylation of the lysine in positions 2 or 3 (K2 or K3) is deleterious during early infection as mutation to alanine led to greater intake of protein VII to the nucleus and enhanced early gene expression. Furthermore, we determined that protein VII is acetylated at alternative residues late during infection which may compensate for the mutated sites. Lastly, due to the role of the early viral protein E1A in viral gene activation, we investigated the interaction between protein VII and E1A and demonstrated that protein VII interacts with E1A through a chromatin-mediated interaction. Together, these results emphasize that the complexity of virus-host interactions is intimately tied to post-translational modification.

Abstract Enteric alpha-defensins are potent effectors of innate immunity that are abundantly expressed in the small intestine. Certain enteric bacteria and viruses are resistant to defensins and even appropriate them to enhance infection, despite neutralization of closely related microbes. We therefore hypothesized that defensins impose selective pressure during fecal-oral transmission. Upon passaging a defensin-sensitive serotype of adenovirus in the presence of a human defensin, mutations in the major capsid protein hexon accumulated. In contrast, prior studies identified the vertex proteins as important determinants of defensin antiviral activity. Through infection and biochemical assays, we found that although all major capsid proteins serve a critical role in defensin-mediated neutralization, hexon is the sole determinant of enhancement. These results extensively revise our understanding of the interplay between defensins and non-enveloped viruses. Furthermore, they provide a feasible rationale for defensins shaping viral evolution, resulting in differences in infection phenotypes of closely related viruses. Author Summary Defensins are potent antimicrobial peptides that are found on human mucosal surfaces and can directly neutralize viruses. They are abundant in the small intestine, which is constantly challenged by ingested viral pathogens. Interestingly, non-enveloped viruses, such as adenovirus, that infect the gastrointestinal system are unaffected by defensins or can even appropriate defensins to enhance their infection. In contrast, respiratory adenoviruses are neutralized by the same defensins. How enteric viruses overcome defensin neutralization is not well understood. Our studies are the first to show that defensins can drive the evolution of non-enveloped viruses. Furthermore, we identify important components within human adenovirus that dictate sensitivity to defensins. This refined understanding of defensin-virus interactions informs the development of defensin-based therapeutics.