variants have been reported to be associated with immune-related disorders with/without seizures. It is unknown whether

Abstract The human life depends on the function of proteins that are encoded by about twenty-thousand genes. The gene-disease associations in majority genes are unknown and the mechanisms underlying pathogenicity of genes/variants and common diseases remain unclear. We studied how human life depends on the genes, i.e., the genetic-dependence, which was classified as genetic-dependent nature (GDN, vital consequence of abolishing a gene), genetic-dependent quantity (GDQ, quantitative genetic function required for normal life), and genetic-dependent stage (GDS, temporal expression pattern). Each gene differs in genetic-dependent features, which determines the gene-disease association extensively. The GDN is associated with the pathogenic potential/feature of genes and the strength of pathogenicity. The GDQ-damage relation determines the pathogenicity of variants and subsequently the pathogenic genotype, phenotype spectrum, and inheritance of variants. The GDS is mainly associated with the onset age/evolution/outcome and the nature of genetic disorders (disease/susceptibility). The varied and quantitative genetic-dependent feature of genome explains common mild phenotype/susceptibility. The genetic-dependence discloses the mechanisms underlying pathogenicity of gene/variants and common diseases. One sentence summary Genetic dependent feature differs in genes and determines pathogenicity of genes/variants and the clinical features of genetic diseases.

Metazoan genomes are folded into 3D structures in interphase nuclei. However, the molecular mechanism remains unknown. Here, we show that topologically associating domains (TADs) form in two waves during Xenopus tropicalis embryogenesis, first at zygotic genome activation and then as the expression of CTCF and Rad21 is elevated. We also found TAD structures continually change for at least three times during development. Surprisingly, the directionality index is preferentially stronger on one side of TADs where orientation-biased CTCF and Rad21 binding are observed, a conserved pattern that is found in human cells as well. Depletion analysis revealed CTCF, Rad21, and RPB1, a component of RNAPII, are required for the establishment of TADs. Overall, our work shows that Xenopus is a powerful model for chromosome architecture analysis. Furthermore, our findings indicate that cohesin-mediated extrusion may anchor at orientation-biased CTCF binding sites, supporting a CTCF-anchored extrusion model as the mechanism for TAD establishment.

Identification of enhancers has been a challenge in plants. STARR-seq measures enhancer activity of millions fragments in parallel. Here we present a global map of rice enhancers quantitatively determined using STARR-seq. Most enhancers are mapped within genes, especially at the 5' untranslated regions (5'UTR) and the coding sequences. Silent and low expressed genes in genomic regions enriched with transposable elements (TEs) are frequently found containing proximal enhancers. Analysis of enhancer epigenetic features at their endogenous loci revealed that most enhancers do not co-localize with DNase I hypersensitive sites (DHSs) and are lack of H3K4me1. Clustering enhancers by their epigenetic modifications revealed that about 40% of identified enhancers carry one or more epigenetic marks. Repressive H3K27me3 is frequently enriched with positive marks of H3K4m3 and/or H3K27ac, which together may bookmark poised enhancers. Intergenic enhancers were predicted based on the location of DHS relative to genes, which overlap poorly with functionally identified enhancers. In summary, enhancers were quantitatively identified by functional analysis in a model plant genome, which provides a valuable resource for further mechanistic studies in different biological contexts.

PCR amplification of Hi-C libraries introduces unusable duplicates and results in a biased representation of chromatin interactions. We present a simplified, fast, and economically efficient Hi-C library preparation procedure that generates sufficient non-amplified ligation products for deep sequencing from 30 million Drosophila cells. Comprehensive analysis of the resulting data indicates that amplification-free Hi-C preserves higher complexity of chromatin interaction and lowers sequencing depth dramatically for the same number of unique paired reads. For human cells which has a large genome, this method recovers an amount of ligated fragments enough for direct high-throughput sequencing without amplification on as low as 250 thousand of cells. Comparison with published in situ Hi-C on millions of human cells reveals that amplification introduces distance-dependent amplification bias, which results in increasing background noise level against genomic distance. With amplification bias avoided, our method may produce a chromatin interaction network more faithfully reflecting the real three-dimensional genomic architecture.

Introduction Inflammatory and thrombotic biomarkers are simple prognostic indicators of adverse clinical outcomes in patients with ischemic stroke (IS). However, isolated assessment of inflammatory or thrombus biomarkers in patients with IS is limited in clinical practice. Methods This study aimed to evaluate the predictive value of a novel, simplified thrombo-inflammatory prognostic score (TIPS) that combines both inflammatory and thrombus biomarkers in the early phase of IS and to identify high-risk patients at the time of admission. The study population comprised 915 patients with a primary diagnosis of IS in the emergency departments of five grade A tertiary hospitals in China. Results Patients were divided into two groups based on the modified Rankin Scale (mRS): <3 and ≥3. TIPS with a value of “2” indicates biomarkers for high inflammation and thrombosis, “1” represents a biomarker, and “0” signals the absence of a biomarker. Multivariate logistic regression analysis was employed to identify the association between TIPS and clinical outcomes. TIPS was an independent predictor of unfavorable functional outcomes and mortality. It had a superior predictive value for clinical outcomes compared to the National Institutes of Health Stroke Scale (NIHSS) (effect ratio, 37.5%), D-dimer (effect ratio, 12.5%), and neutrophil-to-lymphocyte ratio (effect ratio, 25%). Conclusion The survival probability of TIPS with a score of 0 is twice as high as that of TIPS with a score of 2. The survival rate for TIPS with a score of 1 is one time higher than that for TIPS with a score of 2. The predictive value of TIPS for unfavorable functional outcomes is represented by an AUC of 0.653. TIPS is associated with an increased risk of death and unfavorable functional outcomes in patients with IS and may be a useful tool for identifying high-risk patients at the time of admission.