Understanding immune memory to severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) is critical for improving diagnostics and vaccines and for assessing the likely future course of the COVID-19 pandemic. We analyzed multiple compartments of circulating immune memory to SARS-CoV-2 in 254 samples from 188 COVID-19 cases, including 43 samples at ≥6 months after infection. Immunoglobulin G (IgG) to the spike protein was relatively stable over 6+ months. Spike-specific memory B cells were more abundant at 6 months than at 1 month after symptom onset. SARS-CoV-2-specific CD4

We present the crystal structure at 2.7 angstrom resolution of the human antibody IgG1 b12. Antibody b12 recognizes the CD4-binding site of human immunodeficiency virus–1 (HIV-1) gp120 and is one of only two known antibodies against gp120 capable of broad and potent neutralization of primary HIV-1 isolates. A key feature of the antibody-combining site is the protruding, finger-like long CDR H3 that can penetrate the recessed CD4-binding site of gp120. A docking model of b12 and gp120 reveals severe structural constraints that explain the extraordinary challenge in eliciting effective neutralizing antibodies similar to b12. The structure, together with mutagenesis studies, provides a rationale for the extensive cross-reactivity of b12 and a valuable framework for the design of HIV-1 vaccines capable of eliciting b12-like activity.

ABSTRACT The identification and epitope mapping of broadly neutralizing anti-human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) antibodies (Abs) is important for vaccine design, but, despite much effort, very few such Abs have been forthcoming. Only one broadly neutralizing anti-gp41 monoclonal Ab (MAb), 2F5, has been described. Here we report on two MAbs that recognize a region immediately C-terminal of the 2F5 epitope. Both MAbs were generated from HIV-1-seropositive donors, one (Z13) from an antibody phage display library, and one (4E10) as a hybridoma. Both MAbs recognize a predominantly linear and relatively conserved epitope, compete with each other for binding to synthetic peptide derived from gp41, and bind to HIV-1 MN virions. By flow cytometry, these MAbs appear to bind relatively weakly to infected cells and this binding is not perturbed by pretreatment of the infected cells with soluble CD4. Despite the apparent linear nature of the epitopes of Z13 and 4E10, denaturation of recombinant envelope protein reduces the binding of these MAbs, suggesting some conformational requirements for full epitope expression. Most significantly, Z13 and 4E10 are able to neutralize selected primary isolates from diverse subtypes of HIV-1 (e.g., subtypes B, C, and E). The results suggest that a rather extensive region of gp41 close to the transmembrane domain is accessible to neutralizing Abs and could form a useful target for vaccine design.

Ebola virus (EBOV) entry requires the surface glycoprotein (GP) to initiate attachment and fusion of viral and host membranes. Here we report the crystal structure of EBOV GP in its trimeric, pre-fusion conformation (GP1+GP2) bound to a neutralizing antibody, KZ52, derived from a human survivor of the 1995 Kikwit outbreak. Three GP1 viral attachment subunits assemble to form a chalice, cradled by the GP2 fusion subunits, while a novel glycan cap and projected mucin-like domain restrict access to the conserved receptor-binding site sequestered in the chalice bowl. The glycocalyx surrounding GP is likely central to immune evasion and may explain why survivors have insignificant neutralizing antibody titres. KZ52 recognizes a protein epitope at the chalice base where it clamps several regions of the pre-fusion GP2 to the amino terminus of GP1. This structure provides a template for unravelling the mechanism of EBOV GP-mediated fusion and for future immunotherapeutic development. The Ebola virus, one of the most feared of pathogens, causes a severe haemorrhagic fever with up to 90% human mortality. Since 1994, outbreaks of the virus have increased fourfold. Although initial vaccine trials in primates have shown promise, no vaccines or post-exposure treatments are yet available. And it is still not clear why the virus is so pathogenic or why the immune response is so weak in fatal cases. A team from The Scripps Research Institute has now determined the crystal structure of the trimeric Ebola virus glycoprotein bound to a neutralizing antibody isolated from a human survivor. The structure reveals a putative receptor-binding site sequestered in a bowl of a chalice formed by three GP1 viral attachment subunits (in shades blue in the molecular surface model on the cover), cradled by three GP2 fusion subunits (coloured white). Access to the site is restricted by a glycan cap and a protruding mucin-like domain. The antibody (in yellow) bridges the GP1 and GP2 subunits and is specific for the prefusion, viral surface conformation of GP2. Cover graphics by Christina Corbaci & Michael Pique. The crystal structure of Ebola virus glycoprotein is shown in complex with a neutralizing antibody. The structure suggests that the antibody prevents infection by preventing conformational changes of GP2 required for fusion.

ABSTRACT 2G12 is a broadly neutralizing human monoclonal antibody against human immunodeficiency virus type-1 (HIV-1) that has previously been shown to bind to a carbohydrate-dependent epitope on gp120. Here, site-directed mutagenesis and carbohydrate analysis were used to define further the 2G12 epitope. Extensive alanine scanning mutagenesis showed that elimination of the N-linked carbohydrate attachment sequences associated with residues N295, N332, N339, N386, and N392 by N→A substitution produced significant decreases in 2G12 binding affinity to gp120 JR-CSF . Further mutagenesis suggested that the glycans at N339 and N386 were not critical for 2G12 binding to gp120 JR-CSF . Comparison of the sequences of isolates neutralized by 2G12 was also consistent with a lesser role for glycans attached at these positions. The mutagenesis studies provided no convincing evidence for the involvement of gp120 amino acid side chains in 2G12 binding. Antibody binding was inhibited when gp120 was treated with Aspergillus saitoi mannosidase, Jack Bean mannosidase, or endoglycosidase H, indicating that Manα1→2Man-linked sugars of oligomannose glycans on gp120 are required for 2G12 binding. Consistent with this finding, the binding of 2G12 to gp120 could be inhibited by monomeric mannose but not by galactose, glucose, or N -acetylglucosamine. The inability of 2G12 to bind to gp120 produced in the presence of the glucose analogue N -butyl-deoxynojirimycin similarly implicated Manα1→2Man-linked sugars in 2G12 binding. Competition experiments between 2G12 and the lectin cyanovirin for binding to gp120 showed that 2G12 only interacts with a subset of available Manα1→2Man-linked sugars. Consideration of all the data, together with inspection of a molecular model of gp120, suggests that the most likely epitope for 2G12 is formed from mannose residues contributed by the glycans attached to N295 and N332, with the other glycans playing an indirect role in maintaining epitope conformation.

Hexing Complement Complement activation is an immediate and potent immune defense mechanism, but how immunoglobulin G (IgG) antibodies activate complement at the molecular level is poorly understood. Using high-resolution crystallography, Diebolder et al. (p. 1260 ) show that human IgGs form hexameric structures by interacting with neighboring IgG molecules, and the complex then activates complement. Thus, IgG molecules and the complement system can coexist in the blood because complement activation will only be triggered after IgG senses a surface antigen and starts to aggregate.

ABSTRACT The Ebola virus (EBOV) VP35 protein blocks the virus-induced phosphorylation and activation of interferon regulatory factor 3 (IRF-3), a transcription factor critical for the induction of alpha/beta interferon (IFN-α/β) expression. However, the mechanism(s) by which this blockage occurs remains incompletely defined. We now provide evidence that VP35 possesses double-stranded RNA (dsRNA)-binding activity. Specifically, VP35 bound to poly(rI) · poly(rC)-coated Sepharose beads but not control beads. In contrast, two VP35 point mutants, R312A and K309A, were found to be greatly impaired in their dsRNA-binding activity. Competition assays showed that VP35 interacted specifically with poly(rI) · poly(rC), poly(rA) · poly(rU), or in vitro-transcribed dsRNAs derived from EBOV sequences, and not with single-stranded RNAs (ssRNAs) or double-stranded DNA. We then screened wild-type and mutant VP35s for their ability to target different components of the signaling pathways that activate IRF-3. These experiments indicate that VP35 blocks activation of IRF-3 induced by overexpression of RIG-I, a cellular helicase recently implicated in the activation of IRF-3 by either virus or dsRNA. Interestingly, the VP35 mutants impaired for dsRNA binding have a decreased but measurable IFN antagonist activity in these assays. Additionally, wild-type and dsRNA-binding-mutant VP35s were found to have equivalent abilities to inhibit activation of the IFN-β promoter induced by overexpression of IPS-1, a recently identified signaling molecule downstream of RIG-I, or by overexpression of the IRF-3 kinases IKKε and TBK-1. These data support the hypothesis that dsRNA binding may contribute to VP35 IFN antagonist function. However, additional mechanisms of inhibition, at a point proximal to the IRF-3 kinases, most likely also exist.

Community of antibodies against COVID-19 The severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 spike protein is the basis of many vaccines and is a primary target of neutralizing antibodies after COVID-19 infection. The Coronavirus Immunotherapeutic Consortium (CoVIC), comprising 56 partners across the world, has analyzed a panel of 269 monoclonal antibodies (mAbs) and, on the basis of competition profiles, sorted 186 mAbs that target the receptor binding domain into seven communities. Hastie et al . went on to structurally analyze representative antibody binding and used pseudovirus neutralization assays to study the effect of spike mutations on antibody function, including the combinations of mutations found in certain variants of concern. These results are important to guide both treatment and prevention efforts. —VV

Lassa fever virus, a member of the family Arenaviridae, is a highly endemic category A pathogen that causes 300,000–500,000 infections per year in Western Africa. The arenaviral nucleoprotein NP has been implicated in suppression of the host innate immune system, but the mechanism by which this occurs has remained elusive. Here we present the crystal structure at 1.5 Å of the immunosuppressive C-terminal portion of Lassa virus NP and illustrate that, unexpectedly, its 3D fold closely mimics that of the DEDDh family of exonucleases. Accompanying biochemical experiments illustrate that NP indeed has a previously unknown, bona fide exonuclease activity, with strict specificity for double-stranded RNA substrates. We further demonstrate that this exonuclease activity is essential for the ability of NP to suppress translocation of IFN regulatory factor 3 and block activation of the innate immune system. Thus, the nucleoprotein is a viral exonuclease with anti-immune activity, and this work provides a unique opportunity to combat arenaviral infections.