Abstract Currently circulating SARS-CoV-2 variants have acquired convergent mutations at hot spots in the receptor-binding domain 1 (RBD) of the spike protein. The effects of these mutations on viral infection and transmission and the efficacy of vaccines and therapies remains poorly understood. Here we demonstrate that recently emerged BQ.1.1 and XBB.1.5 variants bind host ACE2 with high affinity and promote membrane fusion more efficiently than earlier Omicron variants. Structures of the BQ.1.1, XBB.1 and BN.1 RBDs bound to the fragment antigen-binding region of the S309 antibody (the parent antibody for sotrovimab) and human ACE2 explain the preservation of antibody binding through conformational selection, altered ACE2 recognition and immune evasion. We show that sotrovimab binds avidly to all Omicron variants, promotes Fc-dependent effector functions and protects mice challenged with BQ.1.1 and hamsters challenged with XBB.1.5. Vaccine-elicited human plasma antibodies cross-react with and trigger effector functions against current Omicron variants, despite a reduced neutralizing activity, suggesting a mechanism of protection against disease, exemplified by S309. Cross-reactive RBD-directed human memory B cells remained dominant even after two exposures to Omicron spikes, underscoring the role of persistent immune imprinting.

AUTHOR SUMMARY Phosphatidylserine (PS) receptors are PS binding proteins that mediate uptake of apoptotic bodies. Many enveloped viruses utilize this PS/PS receptor mechanism to adhere to and internalize into the endosomal compartment of cells and this is termed apoptotic mimicry. For viruses that have a mechanism(s) of endosomal escape, apoptotic mimicry is a productive route of virus entry. We evaluated if PS receptors serve as cell surface receptors for SARS-CoV-2 and found that the PS receptors, AXL, TIM-1 and TIM-4, facilitated virus infection when low concentrations of the SARS-CoV-2 cognate receptor, ACE2, was present. Consistent with the established mechanism of PS receptor utilization by other viruses, PS liposomes competed with SARS-CoV-2 for binding and entry. We demonstrated that this PS receptor enhances SARS-CoV-2 binding to and infection of an array of human lung cell lines and is an under-appreciated but potentially important host factor facilitating SARS-CoV-2 entry.

Currently circulating SARS-CoV-2 variants acquired convergent mutations at receptor-binding domain (RBD) hot spots 1 . Their impact on viral infection, transmission, and efficacy of vaccines and therapeutics remains poorly understood. Here, we demonstrate that recently emerged BQ.1.1. and XBB.1 variants bind ACE2 with high affinity and promote membrane fusion more efficiently than earlier Omicron variants. Structures of the BQ.1.1 and XBB.1 RBDs bound to human ACE2 and S309 Fab (sotrovimab parent) explain the altered ACE2 recognition and preserved antibody binding through conformational selection. We show that sotrovimab binds avidly to all Omicron variants, promotes Fc-dependent effector functions and protects mice challenged with BQ.1.1, the variant displaying the greatest loss of neutralization. Moreover, in several donors vaccine-elicited plasma antibodies cross-react with and trigger effector functions against Omicron variants despite reduced neutralizing activity. Cross-reactive RBD-directed human memory B cells remained dominant even after two exposures to Omicron spikes, underscoring persistent immune imprinting. Our findings suggest that this previously overlooked class of cross-reactive antibodies, exemplified by S309, may contribute to protection against disease caused by emerging variants through elicitation of effector functions.

Abstract N 6 -methyladenosine (m 6 A) is a dynamic post-transcriptional RNA modification that plays an important role in determining transcript fate. Severe acute respiratory syndrome-related coronavirus 2 (SARS-CoV-2) has caused the global pandemic of coronavirus disease 2019 (COVID-19) and the virus has been extensively studied. However, how m 6 A modification of host cell RNAs change during SARS-CoV-2 infection has not been reported. Here we define the epitranscriptomic m 6 A profile of SARS-CoV-2-infected human lung epithelial cells compared to uninfected controls. Biological pathway analyses revealed that differentially methylated transcripts were significantly associated with cancer-related pathways, protein processing in the endoplasmic reticulum, cell death and proliferation. Upstream regulators predicted to be associated with the proteins encoded by differentially methylated mRNAs include proteins involved in the type I interferon response, inflammation, and cytokine signaling. These data suggest that m 6 A modification of cellular RNA is an important mechanism of regulating host gene expression during SARS-CoV-2 infection of lung epithelial cells.

ABSTRACT The spike protein of SARS-CoV-2 is arranged as a trimer on the virus surface, composed of three S1 and three S2 subunits. Infected and vaccinated individuals generate antibodies against spike, which can neutralize the virus. Most antibodies target the receptor-binding domain (RBD) and N-terminal domain (NTD) of S1; however, antibodies against other regions of spike have also been isolated. The variation between infected individuals in domain specificity of the antibodies and in their relative neutralization efficacy is still poorly characterized. To this end, we tested serum and plasma samples from 85 COVID-19 convalescent subjects using 7 immunoassays that employ different domains, subunits and oligomeric forms of spike to capture the antibodies. Samples were also tested for their neutralization of pseudovirus containing SARS-CoV-2 spike and of replication-competent SARS-CoV-2. We observed strong correlations between the levels of NTD- and RBD-specific antibodies, with a fixed ratio of each type to all anti-spike antibodies. The relative potency of the response (defined as the measured neutralization efficacy relative to the total level of spike-targeting antibodies) also exhibited limited variation between subjects, and was not associated with the overall amount of anti-spike antibodies produced. Accordingly, the ability of immunoassays that use RBD, NTD and different forms of S1 or S1/S2 as capture antigens to estimate the neutralizing efficacy of convalescent samples was largely similar. These studies suggest that host-to-host variation in the polyclonal response elicited against SARS-CoV-2 spike is primarily limited to the quantity of antibodies generated rather than their domain specificity or relative neutralization potency. IMPORTANCE Infection by SARS-CoV-2 elicits antibodies against various domains of the spike protein, including the RBD, NTD and S2. Different infected individuals generate vastly different amounts of anti-spike antibodies. By contrast, as we show here, there is a remarkable similarity in the properties of the antibodies produced. Different individuals generate the same proportions of antibodies against each domain of the spike protein. Furthermore, the relationship between the amount of anti-spike antibodies produced and their neutralization efficacy of SARS-CoV-2 is highly conserved. Therefore, the observed variation in the neutralizing activity of the antibody response in COVID-19 convalescent subjects is caused by differences in the amounts of antibodies rather than their recognition properties or relative antiviral activity. These findings suggest that COVID-19 vaccine strategies that focus on enhancing the overall level of the antibodies will likely elicit a more uniformly efficacious protective response.