Abstract The rapid emergence of coronavirus disease 2019 (COVID-19) as a global pandemic affecting millions of individuals globally has necessitated sensitive and high-throughput approaches for the diagnosis, surveillance and for determining the genetic epidemiology of SARS-CoV-2. In the present study, we used the COVIDSeq protocol, which involves multiplex-PCR, barcoding and sequencing of samples for high-throughput detection and deciphering the genetic epidemiology of SARS-CoV-2. We used the approach on 752 clinical samples in duplicates, amounting to a total of 1536 samples which could be sequenced on a single S4 sequencing flow cell on NovaSeq 6000. Our analysis suggests a high concordance between technical duplicates and a high concordance of detection of SARS-CoV-2 between the COVIDSeq as well as RT-PCR approaches. An in-depth analysis revealed a total of six samples in which COVIDSeq detected SARS-CoV-2 in high confidence which were negative in RT-PCR. Additionally, the assay could detect SARS-CoV-2 in 21 samples and 16 samples which were classified inconclusive and pan-sarbeco positive respectively suggesting that COVIDSeq could be used as a confirmatory test. The sequencing approach also enabled insights into the evolution and genetic epidemiology of the SARS-CoV-2 samples. The samples were classified into a total of 3 clades. This study reports two lineages B.1.112 and B.1.99 for the first time in India. This study also revealed 1,143 unique single nucleotide variants and added a total of 73 novel variants identified for the first time. To the best of our knowledge, this is the first report of the COVIDSeq approach for detection and genetic epidemiology of SARS-CoV-2. Our analysis suggests that COVIDSeq could be a potential high sensitivity assay for detection of SARS-CoV-2, with an additional advantage of enabling genetic epidemiology of SARS-CoV-2.

Abstract Many antibody and immune escape variants in SARS-CoV-2 are now documented in literature. The availability of SARS-CoV-2 genome sequences enabled us to investigate the occurrence and genetic epidemiology of the variants globally. Our analysis suggests that a number of genetic variants associated with immune escape have emerged in global populations.

Abstract The COVID-19 pandemic caused by SARS-CoV-2 has caused millions of infections and deaths worldwide. Limited treatment options and the threat from emerging variants underline the need for novel and widely accessible therapeutics. G-quadruplexes (G4s) are nucleic acid secondary structures known to affect many cellular processes including viral replication and transcription. We identified heretofore not reported G4s with remarkably low mutation frequency across >5 million SARS-CoV-2 genomes. The G4 structure was targeted using FDA-approved drugs that can bind G4s - Chlorpromazine (CPZ) and Prochlorperazine (PCZ). We found significant inhibition in lung pathology and lung viral load of SARS-CoV-2 challenged hamsters when treated with CPZ, PCZ that was comparable to the widely used antiviral drug Remdesivir. In support, in vitro G4 binding, inhibition of reverse transcription from RNA isolated from COVID-infected humans, and attenuated viral replication and infectivity in Vero cell cultures were clear in case of both CPZ/PCZ. Apart from the wide accessibility of CPZ/PCZ, targeting relatively invariant nucleic acid structures poses an attractive strategy against fast mutating viruses like SARS-CoV-2.

Abstract Background Circular RNAs are a novel class of non-coding RNAs that backsplice from 5’ donor site and 3’ acceptor site to form a circular structure. A number of circRNAs have been discovered in model organisms including human, mouse, Drosophila, among other organisms. There are a few candidate-based studies on circular RNAs in rat, a well studied model organism. The availability of a recent dataset of transcriptomes encompassing 11 tissues, 4 developmental stages and 2 genders motivated us to explore the landscape of circular RNAs in the organism. Methodology In order to understand the difference among different pipelines, we have used the same bodymap RNA sequencing dataset. A number of pipelines have been published to identify the backsplice junctions for the discovery of circRNAs but studies comparing these tools have suggested that a combination of tools would be a better approach to identify high-confidence circular RNAs. We employed 5 different combinations of tools including tophat_CIRCexplorer2, segemehl_CIRCexplorer2, star_CIRCexplorer, Bowtie2_findcirc and Bowtie2_findcirc (noHisat2) to identify circular RNAs from the dataset. Results Our analysis identified a number of tissue-specific, developmental stage specific and gender specific circular RNAs. We further independently validated 16 circRNA junctions out of 24 selected candidates in 5 tissue samples. We additionally estimated the quantitative expression of 5 circRNA candidates using real-time PCR and our analysis suggests 3 candidates as tissue-enriched Conclusion This study is one of the most comprehensive studies that provides a circular RNA transcriptome as well as to understand the difference among different computational pipelines in Rat.

Abstract Coronavirus disease (COVID-19) emerged from a city in China and has now spread as a global pandemic affecting millions of individuals. The causative agent, SARS-CoV-2 is being extensively studied in terms of its genetic epidemiology using genomic approaches. Andhra Pradesh is one of the major states of India with the third-largest number of COVID-19 cases with limited understanding of its genetic epidemiology. In this study, we have sequenced 293 SARS-CoV-2 genome isolates from Andhra Pradesh with a mean coverage of 13,324X. We identified 564 high-quality SARS-CoV-2 variants, out of which 15 are novel. A total of 18 variants mapped to RT-PCR primer/probe sites, and 4 variants are known to be associated with an increase in infectivity. Phylogenetic analysis of the genomes revealed the circulating SARS-CoV-2 in Andhra Pradesh majorly clustered under the clade A2a (94%), while 6% fall under the I/A3i clade, a clade previously defined to be present in large numbers in India. To the best of our knowledge, this is the most comprehensive genetic epidemiological analysis performed for the state of Andhra Pradesh.

Mitochondria regulate several physiological functions through mitochondrial Ca 2+ dynamics. However, role of mitochondrial Ca 2+ signaling in melanosome biology remains unknown. Here, we show that pigmentation requires mitochondrial Ca 2+ uptake. In vitro gain and loss of function studies demonstrate that mitochondrial Ca 2+ uniporter (MCU) is crucial for melanogenesis while MCU rheostat, MCUb negatively control melanogenesis. Zebrafish, MCU +/- and MCUb -/- mice models show that MCU complex drives pigmentation in vivo. Mechanistically, MCU silencing activates transcription factor NFAT2 to induce expression of keratin (5, 7, and 8) filaments. Interestingly, keratin5 in turn augments mitochondrial Ca 2+ uptake and potentiates melanogenesis by regulating melanosome biogenesis and maturation. Hence this signaling module acts as a negative feedback loop that fine-tunes both mitochondrial Ca 2+ signaling and pigmentation. Notably, mitoxantrone, an FDA approved drug that inhibits MCU, reduces pigmentation thereby highlighting therapeutic potential of targeting mitochondrial Ca 2+ uptake for clinical management of pigmentary disorders. Taken together, we reveal an MCU-NFAT2-Keratin5 driven signaling axis that acts as a critical determinant of mitochondrial Ca 2+ uptake and pigmentation. Given the vital role of mitochondrial Ca 2+ signaling and keratin filaments in cellular physiology, this feedback loop could be operational in a variety of other patho-physiological processes.

Abstract Syntenic conservation is an effective strategy to identify evolutionarily conserved lncRNA orthologs. In this study, we identified a novel uncharacterized conserved lncRNA known as Syntenic Cardiovascular Conserved Region-Associated lncRNA-6 (scar-6) and functionally validated its role in coagulation and cardiovascular function. Precise editing of the scar-6 lncRNA locus in zebrafish ( scar-6 gib007Δ12/Δ12 ) resulted in cranial hemorrhage and permeability defects. Further analysis, including overexpression, locus editing, and rescue experiments, provided compelling evidence for the critical role of the scar-6 transcript in the coagulation process of zebrafish. Notably, rescue attempts were unsuccessful in mitigating cranial hemorrhage. Molecular investigation revealed that the scar-6 RNA acts as an enhancer lncRNA (elncRNA), and controls the expression of prozb , an inhibitor of factor Xa , through the enhancer element on its locus. The scar-6 locus actively suppresses the loop formation between prozb and scar-6 sequences, facilitated by methylation of CpG island via the prdm14-PRC2 complex, which is stabilized by the scar-6 elncRNA transcript. Disruption of this mechanism in scar-6 gib007Δ12/Δ12 zebrafish led to impaired vascular function and subsequent hemorrhage. This was triggered by the activation of the PAR2 receptor mediated by upregulation of prozb , which in turn caused NF-κB -mediated endothelial cell activation. This study presents novel evidence for the multifaceted function of the scar-6 locus, highlighting its crucial role in regulating the coagulation cascade gene prozb and maintaining homeostasis and vascular function. Synopsis ProZ-PZI is a natural inhibitor of activated coagulation factor X (F10) and plays a major role in maintaining hemostasis in-vivo. Here, the novel evolutionary syntenic conserved scar-6 elncRNA locus is shown to regulate prozb expression and control coagulation and vascular integrity in zebrafish. The scar-6 acts as an enhancer lncRNA (elncRNA). It controls prozb expression and modulates coagulation and vascular function in zebrafish. The scar-6 elncRNA stabilizes the Prdm14-PRC2 complex binding to scar-6 locus. This inhibits prozb/scar-6 looping via methylating the CpG island under wildtype conditions. Overexpressed prozb in scar-6 edited animals activates PAR2 receptor, causing endothelial cell activation and vascular dysfunction.

Mitochondria are versatile organelles that regulate several physiological functions. Many mitochondria-controlled processes are driven by mitochondrial Ca2+ signaling. However, role of mitochondrial Ca2+ signaling in melanosome biology remains unknown. Here, we show that pigmentation requires mitochondrial Ca2+ uptake. In vitro gain and loss of function studies demonstrated that Mitochondrial Ca2+ Uniporter (MCU) is crucial for melanogenesis while the MCU rheostats, MCUb and MICU1 negatively control melanogenesis. Zebrafish and mouse models showed that MCU plays a vital role in pigmentation in vivo. Mechanistically, MCU controls activation of transcription factor NFAT2 to induce expression of three keratins (keratin 5, 7 and 8), which we report as positive regulators of melanogenesis. Interestingly, keratin 5 in turn modulates mitochondrial Ca2+ uptake thereby this signaling module acts as a negative feedback loop that fine-tunes both mitochondrial Ca2+ signaling and melanogenesis. Mitoxantrone, an FDA approved drug that inhibits MCU, decreases physiological melanogenesis. Collectively, our data demonstrates a critical role for mitochondrial Ca2+ signaling in vertebrate pigmentation and reveal the therapeutic potential of targeting MCU for clinical management of pigmentary disorders. Given the centrality of mitochondrial Ca2+ signaling and keratin filaments in cellular physiology, this feedback loop may be functional in a variety of other pathophysiological conditions.