Cytosine methylation on CpG dinucleotides is an essential epigenetic modification in eukaryotes. How DNA methylation modulates nucleosome structure and dynamics has been a long-standing question. We implemented a single-molecule method to monitor the effects of DNA methylation on the structure and dynamics of mononucleosomes. Our studies show that DNA methylation induces a more compact and rigid nucleosome structure, providing a physical basis for how DNA methylation might contribute to regulating chromatin structure.

The SARS-CoV-2 main protease (Mpro) is the drug target of Pfizer's oral drug nirmatrelvir. The emergence of SARS-CoV-2 variants with mutations in Mpro raised the alarm of potential drug resistance. To identify potential clinically relevant drug-resistant mutants, we systematically characterized 102 naturally occurring Mpro mutants located at 12 residues at the nirmatrelvir-binding site, among which 22 mutations in 5 residues, including S144M/F/A/G/Y, M165T, E166 V/G/A, H172Q/F, and Q192T/S/L/A/I/P/H/V/W/C/F, showed comparable enzymatic activity to the wild-type (kcat/Km < 10-fold change) while being resistant to nirmatrelvir (Ki > 10-fold increase). X-ray crystal structures were determined for six representative mutants with and/or without GC-376/nirmatrelvir. Using recombinant SARS-CoV-2 viruses generated from reverse genetics, we confirmed the drug resistance in the antiviral assay and showed that Mpro mutants with reduced enzymatic activity had attenuated viral replication. Overall, our study identified several drug-resistant hotspots in Mpro that warrant close monitoring for possible clinical evidence of nirmatrelvir resistance, some of which have already emerged in independent viral passage assays conducted by others.

The SARS-CoV-2 main protease (M

Quantitative measurement of mRNA levels in single cells is necessary to understand phenotypic variability within an otherwise isogenic population of cells. Single-molecule mRNA Fluorescence In Situ Hybridization (FISH) has been established as the standard method for this purpose, but current protocols require a long region of mRNA to be targeted by multiple DNA probes. Here, we introduce a new single-probe FISH protocol termed sFISH for budding yeast, Saccharomyces cerevisiae using a single DNA probe labeled with a single fluorophore. In sFISH, we markedly improved probe specificity and signal-to-background ratio by using methanol fixation and inclined laser illumination. We show that sFISH reports mRNA changes that correspond to protein levels and gene copy number. Using this new FISH protocol, we can detect more than 50% of the total target mRNA. We also demonstrate the versatility of sFISH using FRET detection and mRNA isoform profiling as examples. Our FISH protocol with single-fluorophore sensitivity significantly reduces cost and time compared to the conventional FISH protocols and opens up new opportunities to investigate small changes in RNA at the single cell level.

The SARS-CoV-2 main protease (M pro ) is the drug target of Pfizer’s oral drug Paxlovid. The emergence of SARS-CoV-2 variants with mutations in M pro raised the alarm of potential drug resistance. In this study, we identified 100 naturally occurring M pro mutations located at the nirmatrelvir binding site, among which 20 mutants, including S144M/F/A/G/Y, M165T, E166G, H172Q/F, and Q192T/S/L/A/I/P/H/V/W/C/F, showed comparable enzymatic activity to the wild-type (k cat /K m <10-fold change) and resistance to nirmatrelvir (K i >10-fold increase). X-ray crystal structures were determined for seven representative mutants with and/or without GC-376/nirmatrelvir. Viral growth assay showed that M pro mutants with reduced enzymatic activity led to attenuated viral replication. Overall, our study identified several drug resistant hot spots that warrant close monitoring for possible clinical evidence of Paxlovid resistance.Paxlovid resistant SARS-CoV-2 viruses with mutations in the main protease have been identified from clinical isolates.