Hybridization is frequent in many organismal groups, but its role in adaptation is poorly understood. In sunflowers, species found in the most extreme habitats are ancient hybrids, and new gene combinations generated by hybridization are speculated to have contributed to ecological divergence. This possibility was tested through phenotypic and genomic comparisons of ancient and synthetic hybrids. Most trait differences in ancient hybrids could be recreated by complementary gene action in synthetic hybrids and were favored by selection. The same combinations of parental chromosomal segments required to generate extreme phenotypes in synthetic hybrids also occurred in ancient hybrids. Thus, hybridization facilitated ecological divergence in sunflowers.

A high-quality reference for the sunflower genome (Helianthus annuus L.) and analysis of gene networks involved in flowering time and oil metabolism provide a basis for nutritional exploitation and analyses of adaptation to climate change. Nicolas Langlade and colleagues report the genome sequence of the domesticated sunflower, Helianthus annuus L., a global oil crop that can maintain stable yields across a wide range of environmental conditions. Their comparative analyses provide insights into the evolutionary history of Asterids. They also analysed transcriptomic data from vegetative and floral organs, re-sequenced 80 domesticated lines and performed genome-wide association studies identifying 35 loci associated with flowering time. These resources will be useful in breeding programs as well as ecological and evolutionary studies. The domesticated sunflower, Helianthus annuus L., is a global oil crop that has promise for climate change adaptation, because it can maintain stable yields across a wide variety of environmental conditions, including drought1. Even greater resilience is achievable through the mining of resistance alleles from compatible wild sunflower relatives2,3, including numerous extremophile species4. Here we report a high-quality reference for the sunflower genome (3.6 gigabases), together with extensive transcriptomic data from vegetative and floral organs. The genome mostly consists of highly similar, related sequences5 and required single-molecule real-time sequencing technologies for successful assembly. Genome analyses enabled the reconstruction of the evolutionary history of the Asterids, further establishing the existence of a whole-genome triplication at the base of the Asterids II clade6 and a sunflower-specific whole-genome duplication around 29 million years ago7. An integrative approach combining quantitative genetics, expression and diversity data permitted development of comprehensive gene networks for two major breeding traits, flowering time and oil metabolism, and revealed new candidate genes in these networks. We found that the genomic architecture of flowering time has been shaped by the most recent whole-genome duplication, which suggests that ancient paralogues can remain in the same regulatory networks for dozens of millions of years. This genome represents a cornerstone for future research programs aiming to exploit genetic diversity to improve biotic and abiotic stress resistance and oil production, while also considering agricultural constraints and human nutritional needs8,9.

Collaboration among writers-readers-erasers of m 6 A regulates the stability of tumor-specific genes.

This study investigated the time course of gene expression changes during the progression of persistent painful neuropathy caused by paclitaxel (PTX) in male and female mouse hindpaws and dorsal root ganglia (DRG). Bulk RNA-seq was used to examine these gene expression changes at 1, 16, and 31 days post-last PTX. At these time points, differentially expressed genes (DEGs) were predominantly related to the reduction or increase in epithelial, skin, bone, and muscle development and to angiogenesis, myelination, axonogenesis, and neurogenesis. These processes are accompanied by the regulation of DEGs related to the cytoskeleton, extracellular matrix organization, and cellular energy production. This gene plasticity during the progression of persistent painful neuropathy could be interpreted as a biological process linked to tissue regeneration/degeneration. In contrast, gene plasticity related to immune processes was minimal at 1–31 days after PTX. It was also noted that despite similarities in biological processes and pain chronicity between males and females, specific DEGs differed dramatically according to sex. The main conclusions of this study are that gene expression plasticity in hindpaw and DRG during PTX neuropathy progression similar to tissue regeneration and degeneration, minimally affects immune system processes and is heavily sex-dependent at the individual gene level.

Abstract Of all gynecologic cancers, epithelial-ovarian cancer (OCa) stands out with the highest mortality rates. Despite all efforts, 90% of individuals who receive standard surgical and cytotoxic therapy experience disease recurrence. The precise mechanism by which leukemia inhibitory factor (LIF) and its receptor (LIFR) contribute to the progression of OCa remains unknown. Analysis of cancer databases revealed that elevated expression of LIF or LIFR was associated with poor progression-free survival of OCa patients and a predictor of poor response to chemotherapy. Using multiple primary and established OCa cell lines or tissues that represent five subtypes of epithelial-OCa, we demonstrated that LIF/LIFR autocrine signaling is active in OCa. Moreover, treatment with LIFR inhibitor, EC359 significantly reduced OCa cell viability and cell survival with an IC 50 ranging from 5-50 nM. Furthermore, EC359 diminished the stemness of OCa cells. Mechanistic studies using RNA-seq and rescue experiments unveiled that EC359 primarily induced ferroptosis by suppressing the glutathione antioxidant defense system. Using multiple in vitro, ex vivo and in vivo models including cell-based xenografts, patient-derived explants, organoids, and xenograft tumors, we demonstrated that EC359 dramatically reduced the growth and progression of OCa. Additionally, EC359 therapy considerably improved tumor immunogenicity by robust CD45 + leukocyte tumor infiltration and polarizing tumor-associated macrophages (TAMs) toward M1 phenotype while showing no impact on normal T-, B-, and other immune cells. Collectively, our findings indicate that the LIF/LIFR autocrine loop plays an essential role in OCa progression and that EC359 could be a promising therapeutic agent for OCa.

Biological processes linked to intramuscular inflammation during myogenous temporomandibular disorder (TMDM) are largely unknown. We mimicked this inflammation by intra-masseteric muscle (MM) injections of complete Freund’s adjuvant (CFA) or collagenase type 2 (Col), which emulates tissue damage. CFA triggered mechanical hypersensitivity at 1d post-injection was mainly linked to processes controlling chemotactic activity of monocytes and neutrophils. At 5d post-CFA, when hypersensitivity was resolved, there was minimal inflammation whereas tissue repair processes were pronounced. Low dose Col (0.2U) also produced acute orofacial hypersensitivity that was linked to tissue repair, but not inflammatory processes. High dose Col (10U) triggered prolonged orofacial hypersensitivity with inflammatory processes dominating at 1d post-injection. At pre-resolution time point (6d), tissue repair processes were underway and a significant increase in pro-inflammatory gene expressions compared to 1d post-injection were detected. RNA-seq and flow cytometry showed that immune processes in MM were linked to accumulation of macrophages, natural killer and natural killer T cells, dendritic cells and T-cells. Altogether, CFA and Col treatments induced different immune processes in MM. Importantly, orofacial hypersensitivity resolution was preceded with repairs of muscle cell and extracellular matrix, an elevation in immune system gene expression and accumulation of distinct immune cells in MM.

ABSTRACT Chlamydia , an obligate intracellular bacterial pathogen, has a unique developmental cycle involving the differentiation of invading elementary bodies (EBs) to noninfectious reticulate bodies (RBs), replication of RBs, and redifferentiation of RBs into progeny EBs. Progression of this cycle is regulated by three sigma factors, which direct the RNA polymerase to their respective target gene promoters. We hypothesized that the Chlamydia- specific transcriptional regulator GrgA, previously shown to activate σ66 and σ28, plays an essential role in chlamydial development and growth. To test this hypothesis, we applied a novel genetic tool known as dependence on plasmid-mediated expression (DOPE) to create Chlamydia trachomatis with conditional GrgA-deficiency. We show that GrgA-deficient C. trachomatis RBs have a growth rate that is approximately half of the normal rate and fail to transition into progeny EBs. In addition, GrgA-deficient C. trachomatis fail to maintain its virulence plasmid. Results of RNA-seq analysis indicate that GrgA promotes RB growth by optimizing tRNA synthesis and expression of nutrient-acquisition genes, while it enables RB-to-EB conversion by facilitating the expression of a histone and outer membrane proteins required for EB morphogenesis. GrgA also regulates numerous other late genes required for host cell exit and subsequent EB invasion into host cells. Importantly, GrgA stimulates the expression of σ54, the third and last sigma factor, and its activator AtoC, and thereby indirectly upregulating the expression of σ54-dependent genes. In conclusion, our work demonstrates that GrgA is a master transcriptional regulator in Chlamydia and plays multiple essential roles in chlamydial pathogenicity. IMPORTANCE Hallmarks of the developmental cycle of the obligate intracellular pathogenic bacterium Chlamydia are the primary differentiation of the infectious elementary body (EB) into the proliferative reticulate body (RB) and the secondary differentiation of RBs back into EBs. The mechanisms regulating these transitions remain unclear. In this report, we developed an effective novel strategy termed DOPE that allows for the knockdown of essential genes in Chlamydia . We demonstrate that GrgA, a Chlamydia -specific transcription factor, is essential for the secondary differentiation and optimal growth of RBs. We also show that GrgA, a chromosome-encoded regulatory protein, controls the maintenance of the chlamydial virulence plasmid. Transcriptomic analysis further indicates that GrgA functions as a critical regulator of all three sigma factors that recognize different promoter sets at developmental stages. The DOPE strategy outlined here should provide a valuable tool for future studies examining chlamydial growth, development, and pathogenicity.

Abstract Genetic interactions are adaptive within a species. Hybridization can disrupt such species-specific genetic interactions and creates novel interactions that alter the hybrid progeny overall fitness. Hybrid incompatibility, which refers to degenerative genetic interactions that decrease the overall hybrid survival, is one of the results from combining two diverged genomes in hybrids. The discovery of spontaneous lethal tumorigenesis and underlying genetic interactions in select hybrids between diverged Xiphophorus species showed that lethal pathological process can result from degenerative genetic interactions. Such genetic interactions leading to lethal phenotype are thought to shield gene flow between diverged species. However, hybrids between certain Xiphophorus species do not develop such tumors. Here we report the identification of a locus residing in the genome of one Xiphophorus species that represses an oncogene from a different species. Our finding provides insights into normal and pathological pigment cell development, regulation and molecular mechanism in hybrid incompatibility. Significance The Dobzhansky–Muller model states epistatic interactions occurred between genes in diverged species underlies hybrid incompatibility. There are a few vertebrate interspecies hybrid cases that support the Dobzhansky–Muller model. This study reports a fish hybrid system where incompatible genetic interactions are involved in neuronal regulation of pigment cell biology, and also identified a novel point of regulation for pigment cells.

Premise of the study: Like many other flowering plants, members of the Compositae (Asteraceae) have a polyploid ancestry. Previous analyses have found evidence for an ancient duplication or possibly triplication in the early evolutionary history of the family. We sought to better place this paleopolyploidy in the phylogeny and assess its nature. Methods: We sequenced new transcriptomes for Barnadesia, the lineage sister to all other Compositae, and four representatives of closely related families. Using a recently developed algorithm, MAPS, we analyzed nuclear gene family phylogenies for evidence of paleopolyploidy. Key results: We found that the previously recognized Compositae paleopolyploidy is also in the ancestry of the Calyceraceae. Our phylogenomic analyses uncovered evidence for a successive second round of genome duplication among all sampled Compositae except Barnadesia. Conclusions: Our analyses of new samples with new tools provide a revised view of paleopolyploidy in the Compositae. Together with results from a high density Lactuca linkage map, our results suggest that the Compositae and Calyceraceae have a common paleotetraploid ancestor and most Compositae are descendants of a paleohexaploid. Although paleohexaploids have been previously identified, this is the first example where the paleotetraploid and paleohexaploid lineages have survived over tens of millions of years. The complex polyploidy in the ancestry of the Compositae and Calyceraceae represents a unique opportunity to study the long-term evolutionary fates and consequences of different ploidal levels.