SUMMARY Selective pressures have given rise to a number of SARS-CoV-2 variants during the prolonged course of the COVID-19 pandemic. Recently evolved variants differ from ancestors in additional glycosylation within the spike protein receptor-binding domain (RBD). Details of how the acquisition of glycosylation impacts viral fitness and human adaptation are not clearly understood. Here, we dissected the role of N354-linked glycosylation, acquired by BA.2.86 sub-lineages, as a RBD conformational control element in attenuating viral infectivity. The reduced infectivity could be recovered in the presence of heparin sulfate, which targets the “N354 pocket” to ease restrictions of conformational transition resulting in a “RBD-up” state, thereby conferring an adjustable infectivity. Furthermore, N354 glycosylation improved spike cleavage and cell-cell fusion, and in particular escaped one subset of ADCC antibodies. Together with reduced immunogenicity in hybrid immunity background, these indicate a single spike amino acid glycosylation event provides selective advantage in humans through multiple mechanisms. HIGHLIGHTS N354 glycosylation acts as a conformational control element to modulate infectivity Reduced infectivity could be recovered by altered binding mode of heparin sulfate N354 glycosylation improved fusogenicity and conferred escape from ADCC antibodies N354 glycosylation reduced immunogenicity and conferred immune evasion

Abstract SARS-CoV-2 recombinant subvariant XBB.1.5 is growing rapidly in the United States, carrying an additional Ser486Pro substitution compared to XBB.1 and outcompeting BQ.1.1 and other XBB sublineages. The underlying mechanism for such high transmissibility remains unclear. Here we show that XBB.1.5 exhibits a substantially higher hACE2-binding affinity compared to BQ.1.1 and XBB/XBB.1. Convalescent plasma samples from BA.1, BA.5, and BF.7 breakthrough infection are significantly evaded by both XBB.1 and XBB.1.5, with XBB.1.5 displaying slightly weaker immune evasion capability than XBB.1. Evusheld and Bebtelovimab could not neutralize XBB.1/XBB.1.5, while Sotrovimab remains weakly reactive and notably, SA55 is still highly effective. The fact that XBB.1 and XBB.1.5 showed comparable antibody evasion but distinct transmissibility suggests enhanced receptor-binding affinity would indeed lead to higher growth advantages. The strong hACE2 binding of XBB.1.5 could also enable its tolerance of further immune escape mutations, which should be closely monitored.

Abstract Recently emerged SARS-CoV-2 Omicron subvariant, BA.2.75, displayed a local growth advantage over BA.2.38, BA.2.76 and BA.5 in India. The underlying mechanism of BA.2.75’s enhanced infectivity, especially compared to BA.5, remains unclear. Here, we show that BA.2.75 exhibits substantially higher ACE2-binding affinity than BA.5. Also, BA.2.75 spike shows decreased thermostability and increased “up” RBD conformation in acidic conditions, suggesting enhanced low-pH-endosomal cell-entry pathway utilization. BA.2.75 is less humoral immune evasive than BA.4/BA.5 in BA.1/BA.2 breakthrough-infection convalescents; however, BA.2.75 shows heavier neutralization evasion in Delta breakthrough-infection convalescents. Importantly, plasma from BA.5 breakthrough infection exhibit significantly weaker neutralization against BA.2.75 than BA.5, mainly due to BA.2.75’s distinct RBD and NTD-targeting antibody escaping pattern from BA.4/BA.5. Additionally, Evusheld and Bebtelovimab remain effective against BA.2.75, and Sotrovimab recovered RBD-binding affinity. Together, our results suggest BA.2.75 may prevail after the global BA.4/BA.5 wave, and its increased receptor-binding capability could allow further incorporation of immune-evasive mutations.

ABSTRACT The highly polymorphic classical major histocompatibility complexes (MHCs) can confer resistance or susceptibility to diseases. The chicken MHC is known to confer decisive resistance or susceptibility to various economically-important pathogens, including the iconic oncogenic herpesvirus that causes Marek’s disease (MD). Only one classical class I gene, BF2, is expressed at a high level in chickens, so it was relatively easy to discern a hierarchy from well-expressed thermostable fastidious specialist alleles to promiscuous generalist alleles that are less stable and expressed less on the cell surface. The BF2*1901 is more highly expressed and more thermostable than the closely-related BF2*1501, but the data for peptide repertoire available did not obviously correlate as expected. Here, we confirm for newly-developed chicken lines that the chicken haplotype B15 confers resistance to MD compared to B19. Using gas phase sequencing of peptide pools, and using immunopeptidomics involving mass spectroscopy, we find that the BF2*1901 binds a greater variety of amino acids in some anchor positions than BF2*1501. However, by X-ray crystallography, we find that the peptide-binding groove of BF2*1901 is narrower and shallower. Though the self-peptides bound to BF2*1901 may appear more various than those of BF2*1501, the structures show that the wider and deeper peptide-binding groove of BF2*1501 allows it to tightly accept many more peptides overall, correlating with the expected hierarchies for expression level, thermostability and MD resistance. Moreover, the α2 helix of BF2*1901 is higher than BF2*1501, potentially reducing the number of T cell clones that can recognize this fastidious class I molecule. IMPORTANCE Disease susceptibility mechanism is complicated, but chicken infection of Marek’s disease (MD) is one of ideal models, considering the only one highly expressed classical MHC class I, BF2. The different susceptibility of the two close alleles BF2*1901 and BF2*1501 with minor difference of expression and thermostability is still unfathomed. Here, we confirm B15 chicken confers resistance to MD compared to B19. But the BF2*1901 binds a broader variety of anchoring peptides than BF2*1501. This mystery was solved by the structural determination of the two molecules with one similar peptide. The wider and deeper peptide-binding groove of BF2*1501 allows it to tightly accept many more peptides overall, which is concordant to the expected hierarchies for expression level, thermostability and MD resistance.