ABSTRACT The newly identified 2019 novel coronavirus (2019-nCoV) has caused more than 800 laboratory-confirmed human infections, including 25 deaths, posing a serious threat to human health. Currently, however, there is no specific antiviral treatment or vaccine. Considering the relatively high identity of receptor binding domain (RBD) in 2019-nCoV and SARS-CoV, it is urgent to assess the cross-reactivity of anti-SARS-CoV antibodies with 2019-nCoV spike protein, which could have important implications for rapid development of vaccines and therapeutic antibodies against 2019-nCoV. Here, we report for the first time that a SARS-CoV-specific human monoclonal antibody, CR3022, could bind potently with 2019-nCoV RBD (KD of 6.3 nM). The epitope of CR3022 does not overlap with the ACE2 binding site within 2019-nCoV RBD. Therefore, CR3022 has the potential to be developed as candidate therapeutics, alone or in combination with other neutralizing antibodies, for the prevention and treatment of 2019-nCoV infections. Interestingly, some of the most potent SARS-CoV-specific neutralizing antibodies (e.g., m396, CR3014) that target the ACE2 binding site of SARS-CoV failed to bind 2019-nCoV spike protein, indicating that the difference in the RBD of SARS-CoV and 2019-nCoV has a critical impact for the cross-reactivity of neutralizing antibodies, and that it is still necessary to develop novel monoclonal antibodies that could bind specifically to 2019-nCoV RBD.

Abstract The Chinese horseshoe bat ( Rhinolophus sinicus ), reservoir host of severe acute respiratory syndrome coronavirus (SARS-CoV), carries many bat SARS-related CoVs (SARSr-CoVs) with high genetic diversity, particularly in the spike gene. Despite these variations, some bat SARSr-CoVs can utilize the orthologs of human SARS-CoV receptor, angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2), for entry. It is speculated that the interaction between bat ACE2 and SARSr-CoV spike proteins drives diversity. Here, we have identified a series of R. sinicus ACE2 variants with some polymorphic sites involved in the interaction with the SARS-CoV spike protein. Pseudoviruses or SARSr-CoVs carrying different spike proteins showed different infection efficiency in cells transiently expressing bat ACE2 variants. Consistent results were observed by binding affinity assays between SARS- and SARSr-CoV spike proteins and receptor molecules from bats and humans. All tested bat SARSr-CoV spike proteins had a higher binding affinity to human ACE2 than to bat ACE2, although they showed a 10-fold lower binding affinity to human ACE2 compared with their SARS-CoV counterpart. Structure modeling revealed that the difference in binding affinity between spike and ACE2 might be caused by the alteration of some key residues in the interface of these two molecules. Molecular evolution analysis indicates that these residues were under strong positive selection. These results suggest that the SARSr-CoV spike protein and R. sinicus ACE2 may have coevolved over time and experienced selection pressure from each other, triggering the evolutionary arms race dynamics. It further proves that R. sinicus is the natural host of SARSr-CoVs. Importance Evolutionary arms race dynamics shape the diversity of viruses and their receptors. Identification of key residues which are involved in interspecies transmission is important to predict potential pathogen spillover from wildlife to humans. Previously, we have identified genetically diverse SARSr-CoV in Chinese horseshoe bats. Here, we show the highly polymorphic ACE2 in Chinese horseshoe bat populations. These ACE2 variants support SARS- and SARSr-CoV infection but with different binding affinity to different spike proteins. The higher binding affinity of SARSr-CoV spike to human ACE2 suggests that these viruses have the capacity of spillover to humans. The positive selection of residues at the interface between ACE2 and SARSr-CoV spike protein suggests a long-term and ongoing coevolutionary dynamics between them. Continued surveillance of this group of viruses in bats is necessary for the prevention of the next SARS-like disease.

Abstract Severe respiratory disease coronavirus-2 (SARS-CoV-2) causes the most devastating disease, COVID-19, of the recent century. One of the unsolved scientific questions around SARS-CoV-2 is the animal origin of this virus. Bats and pangolins are recognized as the most probable reservoir hosts that harbor the highly similar SARS-CoV-2 related viruses (SARSr-CoV-2). Here, we report the identification of a novel lineage of SARSr-CoVs, including RaTG15 and seven other viruses, from bats at the same location where we found RaTG13 in 2015. Although RaTG15 and the related viruses share 97.2% amino acid sequence identities to SARS-CoV-2 in the conserved ORF1b region, but only show less than 77.6% to all known SARSr-CoVs in genome level, thus forms a distinct lineage in the Sarbecovirus phylogenetic tree. We then found that RaTG15 receptor binding domain (RBD) can bind to and use Rhinolophus affinis bat ACE2 (RaACE2) but not human ACE2 as entry receptor, although which contains a short deletion and has different key residues responsible for ACE2 binding. In addition, we show that none of the known viruses in bat SARSr-CoV-2 lineage or the novel lineage discovered so far use human ACE2 efficiently compared to SARSr-CoV-2 from pangolin or some of the SARSr-CoV-1 lineage viruses. Collectively, we suggest more systematic and longitudinal work in bats to prevent future spillover events caused by SARSr-CoVs or to better understand the origin of SARS-CoV-2.

The first evidence for the Higgs boson decay to a Z boson and a photon is presented, with a statistical significance of 3.4 standard deviations. The result is derived from a combined analysis of the searches performed by the ATLAS and CMS Collaborations with proton-proton collision datasets collected at the CERN Large Hadron Collider (LHC) from 2015 to 2018. These correspond to integrated luminosities of around 140 fb^{-1} for each experiment, at a center-of-mass energy of 13 TeV. The measured signal yield is 2.2±0.7 times the standard model prediction, and agrees with the theoretical expectation within 1.9 standard deviations.

ABSTRACT While the spike proteins from SARS-CoV and SARS-CoV-2 bind to host ACE2 to infect cells, the majority of bat sarbecoviruses cannot use ACE2 from any species. Despite their discovery almost 20 years ago, ACE2-independent sarbecoviruses have never been isolated from field samples, leading to the assumption these viruses pose little risk to humans. We have previously shown how spike proteins from a small group of ACE2-independent bat sarbecoviruses may possess the ability to infect human cells in the presence of exogenous trypsin. Here, we adapted our earlier findings into a virus isolation protocol, and recovered two new ACE2-dependent viruses, RsYN2012 and RsYN2016, as well as an ACE2-independent virus, RsHuB2019. Although our stocks of RsHuB2019 rapidly acquired a tissue-culture adaption that rendered the spike protein resistant to trypsin, trypsin was still required for viral entry, suggesting limitations on the exogenous entry factors that support bat sarbecoviruses. Electron microscopy revealed ACE2-independent sarbecoviruses have a prominent spike corona and share similar morphology to other coronaviruses. Our findings demonstrate a broader zoonotic threat posed by sarbecoviruses and shed light onto the intricacies of coronavirus isolation and propagation in vitro . SIGNIFICANCE Several coronaviruses have transmitted from animals to people and 20 years of virus discovery studies have uncovered thousands of new coronavirus sequences in nature. Most of the animal-derived sarbecoviruses have never been isolated in culture due to cell incompatibilities and a poor understanding of the in vitro requirements for their propagation. Here, we built on our growing body of work characterizing viral entry mechanisms of bat sarbecoviruses in human cells and have developed a virus isolation protocol that allows for exploration of these understudied viruses. Our protocol is robust and practical, leading to successful isolation of more sarbecoviruses than previous approaches and from field samples that had been collected over a 10-year longitudinal study.

Abstract Bats are the natural reservoir hosts of some viruses, some of which may spillover to humans and cause global-scale pandemics. Different to humans, bats may coexist with high pathogenic viruses without showing symptoms of diseases. As one of the most important first defenses, bat type I interferon (IFN-Is) were thought to play a role during this virus coexistence and thus were studied in recent years. However, there are arguments that whether bats have a contracted genome locus or constitutive expressed IFNs, mainly due to species-specific findings. We hypothesized that because of the lacking of pan-bat analysis, the common characters for bat IFN-Is have not been revealed yet. Here, we characterized the IFN-I locus for 9 Yangochiroptera bats and 3 Yinpterochiroptera based on the their high quality bat genomes. We also compared the basal expression for 6 bats and compared the antiviral, anti-proliferative activity and thermo-stability of a representative Rhinolophus bat IFNs. We found a dominance of unconventional IFNω -like responses in the IFN-I system, which is unique to bats. In contrast to IFNa -dominated IFN-I loci in the majority of other mammals, bats generally have shorter IFN-I loci with more unconventional IFNω -like genes ( IFNω or related IFNaω ), but with less or even no IFNa genes. In addition, bats generally have constitutively expressed IFNs, the highest expressed of which is more likely an IFNω -like gene. Likewise, the highly expressed IFNω-like protein also demonstrated the best antiviral activity, anti-proliferative activity or thermo-stability, as shown in a representative Rhinolophus bat species. Overall, we revealed pan-bat unique characteristics in IFN-I system, which provide insights into our understanding of the innate immunity that contribute to a special coexistence between bats and viruses.

Since the SARS outbreak 18 years ago, a large number of severe acute respiratory syndrome related coronaviruses (SARSr-CoV) have been discovered in their natural reservoir host, bats. Previous studies indicated that some of those bat SARSr-CoVs have the potential to infect humans. Here we report the identification and characterization of a novel coronavirus (nCoV-2019) which caused an epidemic of acute respiratory syndrome in humans, in Wuhan, China. The epidemic, started from December 12th, 2019, has caused 198 laboratory confirmed infections with three fatal cases by January 20th, 2020. Full-length genome sequences were obtained from five patients at the early stage of the outbreak. They are almost identical to each other and share 79.5% sequence identify to SARS-CoV. Furthermore, it was found that nCoV-2019 is 96% identical at the whole genome level to a bat coronavirus. The pairwise protein sequence analysis of seven conserved non-structural proteins show that this virus belongs to the species of SARSr-CoV. The nCoV-2019 virus was then isolated from the bronchoalveolar lavage fluid of a critically ill patient, which can be neutralized by sera from several patients. Importantly, we have confirmed that this novel CoV uses the same cell entry receptor, ACE2, as SARS-CoV.

The recent outbreak of coronavirus disease (COVID-19) caused by SARS-CoV-2 infection in Wuhan, China has posed a serious threat to global public health. To develop specific anti-coronavirus therapeutics and prophylactics, the molecular mechanism that underlies viral infection must first be confirmed. Therefore, we herein used a SARS-CoV-2 spike (S) protein-mediated cell-cell fusion assay and found that SARS-CoV-2 showed plasma membrane fusion capacity superior to that of SARS-CoV. We solved the X-ray crystal structure of six-helical bundle (6-HB) core of the HR1 and HR2 domains in SARS-CoV-2 S protein S2 subunit, revealing that several mutated amino acid residues in the HR1 domain may be associated with enhanced interactions with HR2 domain. We previously developed a pan-coronavirus fusion inhibitor, EK1, which targeted HR1 domain and could inhibit infection by divergent human coronaviruses tested, including SARS-CoV and MERS-CoV. We then generated a series of lipopeptides and found that the EK1C4 was the most potent fusion inhibitor against SARS-CoV-2 S protein-mediated membrane fusion and pseudovirus infection with IC50s of 1.3 and 15.8 nM, about 241- and 149-fold more potent than that of EK1 peptide, respectively. EK1C4 was also highly effective against membrane fusion and infection of other human coronavirus pseudoviruses tested, including SARS-CoV and MERS-CoV, as well as SARSr-CoVs, potently inhibiting replication of 4 live human coronaviruses, including SARS-CoV-2. Intranasal application of EK1C4 before or after challenge with HCoV-OC43 protected mice from infection, suggesting that EK1C4 could be used for prevention and treatment of infection by currently circulating SARS-CoV-2 and emerging SARSr-CoVs.

Abstract The emergence of Omicron lineages and descendent subvariants continues to present a severe threat to the effectiveness of vaccines and therapeutic antibodies. We have previously suggested that an insufficient mucosal IgA response induced by the mRNA vaccines is associated with a surge in breakthrough infections. Here, we further show that the intramuscular mRNA and/or inactivated vaccines cannot sufficiently boost the mucosal sIgA response in uninfected individuals, particularly against the Omicron variant. We thus engineered and characterized recombinant monomeric, dimeric and secretory IgA1 antibodies derived from four neutralizing IgG monoclonal antibodies targeting the receptor-binding domain of the spike protein (01A05, rmAb23, DXP-604 and XG014). Compared to their parental IgG antibodies, dimeric and secretory IgA1 antibodies showed a higher neutralizing activity against different variants of concern (VOCs), in part due to an increased avidity. Importantly, the dimeric or secretory IgA1 form of the DXP-604 antibody significantly outperformed its parental IgG antibody, and neutralized the Omicron lineages BA.1, BA.2 and BA.4/5 with a 50-150-fold increase in potency, reaching the level of the most potent monoclonal antibodies described till date. In hACE2 transgenic mice, a single intranasal dose of the dimeric IgA DXP-604 conferred prophylactic and therapeutic protection against Omicron BA.5. Conversion of IgA and dimerization further enhanced or restored the neutralizing ability against the emerging Omicron sub-variants (DXP-604 for BQ.1, BQ.1.1 and BA2.75; 01A05 for BA2.75, BA.2.75.2 and XBB.1). Thus, dimeric or secretory IgA delivered by nasal administration may potentially be exploited for the treatment and prevention of Omicron infection, thereby providing an alternative tool for combating immune evasion by subvariants and, potentially, future VOCs. One Sentence Summary Engineered dimeric and secretory IgA1 neutralized Omicron variant with higher potency than parental IgG.

Abstract Sirt3, one of class III histone deacetylase, is mainly localized in mitochondria and plays a significant role in the control of the metabolic activity, senescence and death [1]. Recently, Sirt3 emerged as a novel member of anticancer. However, the role of Sirt3 in colorectal cancer (CRC) has never been explained exactly. In this study, we found that sirt3 is down-regulated after Bufalin treatment. We also found that AC-P53 is up-regulated which induces Bax translocation to mitochondrion and open the mitochondrial permeability transition (mPTP) pores result in the release of cytochrome C lead to the activation of caspase-dependent apoptosis pathway. Collectively, our data suggests that Sirt3 may play an important role in CRC development and progression and may be a promising therapeutic target for CRC.