Two genome-wide RNA interference screens published in this issue identify human host factors required for influenza A virus replication in lung epithelia cell lines. König et al. identify 295 host genes required for influenza replication. Of those, 219 are required for efficient wild-type virus growth, and 23 are required for viral entry. Karlas et al. report the discovery of 287 host genes influencing virus replication. An independent assay confirmed 168 hits (59%) inhibiting either the endemic H1N1 (119 hits) or the current pandemic swine-origin (121 hits) influenza A virus strains, with an overlap of 60%. These studies should provide a number of potential targets for host factor-directed antivirals for treatment of influenza viral infection. The small coding capacity of the influenza A virus demands that the virus use the host cellular machinery for many aspects of its life cycle. An integrated systems approach, based on genome-wide RNA interference screening, is now used to identify 295 cellular cofactors required for early-stage influenza virus replication. Knowledge of these host cell requirements provides further targets that could be pursued for antiviral drug development. Influenza A virus is an RNA virus that encodes up to 11 proteins and this small coding capacity demands that the virus use the host cellular machinery for many aspects of its life cycle1. Knowledge of these host cell requirements not only informs us of the molecular pathways exploited by the virus but also provides further targets that could be pursued for antiviral drug development. Here we use an integrative systems approach, based on genome-wide RNA interference screening, to identify 295 cellular cofactors required for early-stage influenza virus replication. Within this group, those involved in kinase-regulated signalling, ubiquitination and phosphatase activity are the most highly enriched, and 181 factors assemble into a highly significant host–pathogen interaction network. Moreover, 219 of the 295 factors were confirmed to be required for efficient wild-type influenza virus growth, and further analysis of a subset of genes showed 23 factors necessary for viral entry, including members of the vacuolar ATPase (vATPase) and COPI-protein families, fibroblast growth factor receptor (FGFR) proteins, and glycogen synthase kinase 3 (GSK3)-β. Furthermore, 10 proteins were confirmed to be involved in post-entry steps of influenza virus replication. These include nuclear import components, proteases, and the calcium/calmodulin-dependent protein kinase (CaM kinase) IIβ (CAMK2B). Notably, growth of swine-origin H1N1 influenza virus is also dependent on the identified host factors, and we show that small molecule inhibitors of several factors, including vATPase and CAMK2B, antagonize influenza virus replication.

ABSTRACT Ebola virus (EBOV) infection blocks cellular production of alpha/beta interferon (IFN-α/β) and the ability of cells to respond to IFN-α/β or IFN-γ. The EBOV VP35 protein has previously been identified as an EBOV-encoded inhibitor of IFN-α/β production. However, the mechanism by which EBOV infection inhibits responses to IFNs has not previously been defined. Here we demonstrate that the EBOV VP24 protein functions as an inhibitor of IFN-α/β and IFN-γ signaling. Expression of VP24 results in an inhibition of IFN-induced gene expression and an inability of IFNs to induce an antiviral state. The VP24-mediated inhibition of cellular responses to IFNs correlates with the impaired nuclear accumulation of tyrosine-phosphorylated STAT1 (PY-STAT1), a key step in both IFN-α/β and IFN-γ signaling. Consistent with this proposed function for VP24, infection of cells with EBOV also confers a block to the IFN-induced nuclear accumulation of PY-STAT1. Further, VP24 is found to specifically interact with karyopherin α1, the nuclear localization signal receptor for PY-STAT1, but not with karyopherin α2, α3, or α4. Overexpression of VP24 results in a loss of karyopherin α1-PY-STAT1 interaction, indicating that the VP24-karyopherin α1 interaction contributes to the block to IFN signaling. These data suggest that VP24 is likely to be an important virulence determinant that allows EBOV to evade the antiviral effects of IFNs.

How transcription affects genome 3D organization is not well understood. We found that during influenza A (IAV) infection, rampant transcription rapidly reorganizes host cell chromatin interactions. These changes occur at the ends of highly transcribed genes, where global inhibition of transcription termination by IAV NS1 protein causes readthrough transcription for hundreds of kilobases. In these readthrough regions, elongating RNA polymerase II disrupts chromatin interactions by inducing cohesin displacement from CTCF sites, leading to locus decompaction. Readthrough transcription into heterochromatin regions switches them from the inert (B) to the permissive (A) chromatin compartment and enables transcription factor binding.Data from non-viral transcription stimuli show that transcription similarly affects cohesin-mediated chromatin contacts within gene bodies. Conversely, inhibition of transcription elongation allows cohesin to accumulate at previously transcribed intragenic CTCF sites and to mediate chromatin looping and compaction. Our data indicate that transcription elongation by RNA polymerase II remodels genome 3D architecture.

Virions are thought to contain all the essential proteins that govern virus egress from the host cell and initiation of replication in the target cell. It has been known for some time that influenza virions contain nine viral proteins; however, analyses of other enveloped viruses have revealed that proteins from the host cell can also be detected in virions. To address whether the same is true for influenza virus, we used two complementary mass spectrometry approaches to perform a comprehensive proteomic analysis of purified influenza virus particles. In addition to the aforementioned nine virus-encoded proteins, we detected the presence of 36 host-encoded proteins. These include both cytoplasmic and membrane-bound proteins that can be grouped into several functional categories, such as cytoskeletal proteins, annexins, glycolytic enzymes, and tetraspanins. Interestingly, a significant number of these have also been reported to be present in virions of other virus families. Protease treatment of virions combined with immunoblot analysis was used to verify the presence of the cellular protein and also to determine whether it is located in the core of the influenza virus particle. Immunogold labeling confirmed the presence of membrane-bound host proteins on the influenza virus envelope. The identification of cellular constituents of influenza virions has important implications for understanding the interactions of influenza virus with its host and brings us a step closer to defining the cellular requirements for influenza virus replication. While not all of the host proteins are necessarily incorporated specifically, those that are and are found to have an essential role represent novel targets for antiviral drugs and for attenuation of viruses for vaccine purposes.

Compound A3 was identified in a high-throughput screen for inhibitors of influenza virus replication. It displays broad-spectrum antiviral activity, and at noncytotoxic concentrations it is shown to inhibit the replication of negative-sense RNA viruses (influenza viruses A and B, Newcastle disease virus, and vesicular stomatitis virus), positive-sense RNA viruses (Sindbis virus, hepatitis C virus, West Nile virus, and dengue virus), DNA viruses (vaccinia virus and human adenovirus), and retroviruses (HIV). In contrast to mammalian cells, inhibition of viral replication by A3 is absent in chicken cells, which suggests species-specific activity of A3. Correspondingly, the antiviral activity of A3 can be linked to a cellular protein, dihydroorotate dehydrogenase (DHODH), which is an enzyme in the de novo pyrimidine biosynthesis pathway. Viral replication of both RNA and DNA viruses can be restored in the presence of excess uracil, which promotes pyrimidine salvage, or excess orotic acid, which is the product of DHODH in the de novo pyrimidine biosynthesis pathway. Based on these findings, it is proposed that A3 acts by depleting pyrimidine pools, which are crucial for efficient virus replication.

SUMMARY A deficient interferon response to SARS-CoV-2 infection has been implicated as a determinant of severe COVID-19. To identify the molecular effectors that govern interferon control of SARS-CoV-2 infection, we conducted a large-scale gain-of-function analysis that evaluated the impact of human interferon stimulated genes (ISGs) on viral replication. A limited subset of ISGs were found to control viral infection, including endosomal factors that inhibited viral entry, nucleic acid binding proteins that suppressed viral RNA synthesis, and a highly enriched cluster of ER and Golgi-resident ISGs that inhibited viral translation and egress. These included the type II integral membrane protein BST2/tetherin, which was found to impede viral release, and is targeted for immune evasion by SARS-CoV-2 Orf7a protein. Overall, these data define the molecular basis of early innate immune control of viral infection, which will facilitate the understanding of host determinants that impact disease severity and offer potential therapeutic strategies for COVID-19.