Abstract Tracking active transcription with the nuclear run-on (NRO) assays has been instrumental in uncovering mechanisms of gene regulation. The coupling of NROs with high-throughput sequencing has facilitated the discovery of previously unannotated or undetectable RNA classes genome-wide. Precision run-on sequencing (PRO-seq) is a run-on variant that maps polymerase active sites with nucleotide or near-nucleotide resolution. One main drawback to this and many other nascent RNA detection methods is the somewhat intimidating multi-day workflow associated with creating the libraries suitable for high-throughput sequencing. Here, we present an improved PRO-seq protocol where many of the enzymatic steps are carried out while the biotinylated NRO RNA remains bound to streptavidin-coated magnetic beads. These adaptations reduce time, sample loss and RNA degradation, and we demonstrate that the resulting libraries are of the same quality as libraries generated using the original published protocol. The assay is also more sensitive which permits reproducible, high-quality libraries from 10 4 –10 5 cells instead of 10 6 –10 7 . Altogether, the improved protocol is more tractable allows for nascent RNA profiling from small samples, such as rare samples or FACS sorted cell populations.

A bstract The glucocorticoid receptor (GR) regulates transcription through binding to specific DNA motifs, particularly at enhancers. While the motif to which it binds is constant across cell types, GR has cell type-specific binding at genomic loci, resulting in regulation of different genes. The presence of other bound transcription factors (TFs) is hypothesized to strongly influence where GR binds. Here, we addressed the roles of other TFs in the glucocorticoid response by comparing changes in GR binding and nascent transcription at promoters and distal candidate cis-regulatory elements (CCREs) in two distinct human cancer cell types. We found that after glucocorticoid treatment, GR binds to thousands of genomic loci that are primarily outside of promoter regions and are potentially enhancers. The majority of these GR binding sites are cell-type specific, and they are associated with pioneer factor binding. A small fraction of GR occupied regions (GORs) displayed increased bidirectional nascent transcription, which is a characteristic of many active enhancers, after glucocorticoid treatment. Non-promoter GORs with increased transcription were specifically enriched for AP-1 binding prior to glucocorticoid treatment. These results support a model of transcriptional regulation in which multiple classes of TFs are required. The pioneer factors increase chromatin accessibility, facilitating the binding of GR and additional factors. AP-1 binding poises a fraction of accessible sites to be rapidly transcribed upon glucocorticoid-induced GR binding. The coordinated activity of multiple TFs then results in cell type-specific changes in gene expression. We anticipate that many models of inducible gene expression also require multiple distinct TFs that act at multiple steps of transcriptional regulation.

Abstract Scientists routinely use images to display data. Readers often examine figures first; therefore, it is important that figures are accessible to a broad audience. Many resources discuss fraudulent image manipulation and technical specifications for image acquisition; however, data on the legibility and interpretability of images are scarce. We systematically examined these factors in non-blot images published in the top 15 journals in three fields; plant sciences, cell biology and physiology (n=580 papers). Common problems included missing scale bars, misplaced or poorly marked insets, images or labels that were not accessible to colorblind readers, and insufficient explanations of colors, labels, annotations, or the species and tissue or object depicted in the image. Papers that met all good practice criteria examined for all image-based figures were uncommon (physiology 16%, cell biology 12%, plant sciences 2%). We present detailed descriptions and visual examples to help scientists avoid common pitfalls when publishing images. Our recommendations address image magnification, scale information, insets, annotation, and color and may encourage discussion about quality standards for bioimage publishing.

Cis-Regulatory Elements (CREs) control transcription levels, temporal dynamics, and cell-cell variation - often referred to as transcriptional noise. However, the combination of regulatory proteins and epigenetic features necessary to control different transcription attributes is not fully understood. Here, single-cell RNA-seq (scRNA-seq) is conducted during a time course of estrogen treatment to identify genomic predictors of expression timing and noise. We find that genes associated with multiple active enhancers exhibit faster temporal responses. Synthetic modulation of enhancer activity verifies that activating enhancers accelerates expression responses, while inhibiting enhancers results in a more gradual response. Noise is controlled by a balance of promoter and enhancer activity. Active promoters are found at genes with low noise levels, whereas active enhancers are associated with high noise. Finally, we observe that co-expression across single cells is an emergent property associated with chromatin looping, timing, and noise levels. Overall, our results indicate a fundamental tradeoff between a gene's ability to quickly respond to incoming signals and maintain low variation across cells.