Abstract The COVID-19 pandemic has spread across the globe at an alarming rate. However, unlike any of the previous global outbreaks the availability of a large number of SARS-CoV-2 sequences provides us with a unique opportunity to understand viral evolution in real time. We analysed 1448 full-length (>29000 nt) sequences available and identified 40 single-nucleotide substitutions occurring in >1% of the genomes. Majority of the substitutions were C to T or G to A. We identify C/Gs with an upstream TTT trinucleotide motif as hotspots for mutations in the SARS-CoV-2 genome. Interestingly, three of the 40 substitutions occur within highly conserved secondary structures in the 5’ and 3’ regions of the genomic RNA that are critical for the virus life cycle. Furthermore, clustering analysis revealed unique geographical distribution of SARS-CoV-2 variants defined by their mutation profile. Of note, we observed several co-occurring mutations that almost never occur individually. We define five mutually exclusive lineages (A1, B1, C1, D1 and E1) of SARS-CoV-2 which account for about three quarters of the genomes analysed. We identify lineage-defining leading mutations in the SARS-CoV-2 genome which precede the occurrence of sub-lineage defining trailing mutations. The identification of mutually exclusive lineage-defining mutations with geographically restricted patterns of distribution has potential implications for diagnosis, pathogenesis and vaccine design. Our work provides novel insights on the temporal evolution of SARS-CoV-2. Importance The SARS-CoV-2 / COVID-19 pandemic has spread far and wide with high infectivity. However, the severeness of the infection as well as the mortality rates differ greatly across different geographic areas. Here we report high frequency mutations in the SARS-CoV-2 genomes which show the presence of linage-defining, leading and trailing mutations. Moreover, we propose for the first time, five mutually exclusive clusters of SARS-CoV-2 which account for 75% of the genomes analysed. This will have implications in diagnosis, pathogenesis and vaccine design

This paper has been withdrawn by its authors. They intend to revise it in response to comments received from the research community on their technical approach and their interpretation of the results. If you have any questions, please contact the corresponding author.

With almost no consensus promoter sequence in prokaryotes, recruitment of RNA polymerase (RNAP) to precise transcriptional start sites (TSSs) has remained an unsolved puzzle. Uncovering the underlying mechanism is critical for understanding the principle of gene regulation. We attempted to search the hidden code in ~16500 promoters, of twelve prokaryotes representing two kingdoms, in their structure and energetics. Twenty eight fundamental parameters of DNA structure including backbone angles, base pair axis, inter base pair and intra base pair parameters were used and information was extracted from X-ray crystallography (XRC) data. Three parameters (solvation energy, hydrogen bond energy and stacking energy) were selected for creating energetics profiles using in-house programs. DNA was found to be inherently designed to undergo a change in every parameter undertaken, from some distance upstream of TSSs to adopt a signature state at these locations in all prokaryotes. These signature states might be the universal hidden codes recognised by RNAP. This observation was reiterated when randomly selected promoter sequences (with little sequence conservation) were subjected to structure generation; all developed into very similar three dimensional structures, quite distinct from those of conventional B-DNA and coding sequences. Fine structural details at important motifs (viz. -11, -35, -75 positions relative to TSS) of promoters reveal novel and pointed insights for RNAP interaction at these locations; it could be correlated that how some particular structural changes at -11 region may allow insertion of RNAP amino acids in inter-base pair space as well as facilitate the flipping out of bases from DNA duplex.