DNA microarrays containing virtually every gene of Saccharomyces cerevisiae were used to carry out a comprehensive investigation of the temporal program of gene expression accompanying the metabolic shift from fermentation to respiration. The expression profiles observed for genes with known metabolic functions pointed to features of the metabolic reprogramming that occur during the diauxic shift, and the expression patterns of many previously uncharacterized genes provided clues to their possible functions. The same DNA microarrays were also used to identify genes whose expression was affected by deletion of the transcriptional co-repressor TUP1 or overexpression of the transcriptional activator YAP1 . These results demonstrate the feasibility and utility of this approach to genomewide exploration of gene expression patterns.

A worldwide outbreak of severe acute respiratory syndrome (SARS) has been associated with exposures originating from a single ill health care worker from Guangdong Province, China. We conducted studies to identify the etiologic agent of this outbreak.We received clinical specimens from patients in seven countries and tested them, using virus-isolation techniques, electron-microscopical and histologic studies, and molecular and serologic assays, in an attempt to identify a wide range of potential pathogens.None of the previously described respiratory pathogens were consistently identified. However, a novel coronavirus was isolated from patients who met the case definition of SARS. Cytopathological features were noted in Vero E6 cells inoculated with a throat-swab specimen. Electron-microscopical examination revealed ultrastructural features characteristic of coronaviruses. Immunohistochemical and immunofluorescence staining revealed reactivity with group I coronavirus polyclonal antibodies. Consensus coronavirus primers designed to amplify a fragment of the polymerase gene by reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) were used to obtain a sequence that clearly identified the isolate as a unique coronavirus only distantly related to previously sequenced coronaviruses. With specific diagnostic RT-PCR primers we identified several identical nucleotide sequences in 12 patients from several locations, a finding consistent with a point-source outbreak. Indirect fluorescence antibody tests and enzyme-linked immunosorbent assays made with the new isolate have been used to demonstrate a virus-specific serologic response. This virus may never before have circulated in the U.S. population.A novel coronavirus is associated with this outbreak, and the evidence indicates that this virus has an etiologic role in SARS. Because of the death of Dr. Carlo Urbani, we propose that our first isolate be named the Urbani strain of SARS-associated coronavirus.

In March 2003, a novel coronavirus (SARS-CoV) was discovered in association with cases of severe acute respiratorysyndrome (SARS). The sequence of the complete genome of SARS-CoV was determined, and the initial characterization of the viral genome is presented in this report. The genome of SARS-CoV is 29,727 nucleotides in length and has 11 open reading frames, and its genome organization is similar to that of other coronaviruses. Phylogenetic analyses and sequence comparisons showed that SARS-CoV is not closelyrelated to anyof the previouslycharacterized coronaviruses.

Diploid cells of budding yeast produce haploid cells through the developmental program of sporulation, which consists of meiosis and spore morphogenesis. DNA microarrays containing nearly every yeast gene were used to assay changes in gene expression during sporulation. At least seven distinct temporal patterns of induction were observed. The transcription factor Ndt80 appeared to be important for induction of a large group of genes at the end of meiotic prophase. Consensus sequences known or proposed to be responsible for temporal regulation could be identified solely from analysis of sequences of coordinately expressed genes. The temporal expression pattern provided clues to potential functions of hundreds of previously uncharacterized genes, some of which have vertebrate homologs that may function during gametogenesis.

Plasmodium falciparum is the causative agent of the most burdensome form of human malaria, affecting 200–300 million individuals per year worldwide. The recently sequenced genome of P. falciparum revealed over 5,400 genes, of which 60% encode proteins of unknown function. Insights into the biochemical function and regulation of these genes will provide the foundation for future drug and vaccine development efforts toward eradication of this disease. By analyzing the complete asexual intraerythrocytic developmental cycle (IDC) transcriptome of the HB3 strain of P. falciparum, we demonstrate that at least 60% of the genome is transcriptionally active during this stage. Our data demonstrate that this parasite has evolved an extremely specialized mode of transcriptional regulation that produces a continuous cascade of gene expression, beginning with genes corresponding to general cellular processes, such as protein synthesis, and ending with Plasmodium-specific functionalities, such as genes involved in erythrocyte invasion. The data reveal that genes contiguous along the chromosomes are rarely coregulated, while transcription from the plastid genome is highly coregulated and likely polycistronic. Comparative genomic hybridization between HB3 and the reference genome strain (3D7) was used to distinguish between genes not expressed during the IDC and genes not detected because of possible sequence variations. Genomic differences between these strains were found almost exclusively in the highly antigenic subtelomeric regions of chromosomes. The simple cascade of gene regulation that directs the asexual development of P. falciparum is unprecedented in eukaryotic biology. The transcriptome of the IDC resembles a “just-in-time” manufacturing process whereby induction of any given gene occurs once per cycle and only at a time when it is required. These data provide to our knowledge the first comprehensive view of the timing of transcription throughout the intraerythrocytic development of P. falciparum and provide a resource for the identification of new chemotherapeutic and vaccine candidates.

A 14-year-old boy with severe combined immunodeficiency presented three times to a medical facility over a period of 4 months with fever and headache that progressed to hydrocephalus and status epilepticus necessitating a medically induced coma. Diagnostic workup including brain biopsy was unrevealing. Unbiased next-generation sequencing of the cerebrospinal fluid identified 475 of 3,063,784 sequence reads (0.016%) corresponding to leptospira infection. Clinical assays for leptospirosis were negative. Targeted antimicrobial agents were administered, and the patient was discharged home 32 days later with a status close to his premorbid condition. Polymerase-chain-reaction (PCR) and serologic testing at the Centers for Disease Control and Prevention (CDC) subsequently confirmed evidence of Leptospira santarosai infection.

The detection of viral pathogens is of critical importance in biology, medicine, and agriculture. Unfortunately, existing techniques to screen for a broad spectrum of viruses suffer from severe limitations. To facilitate the comprehensive and unbiased analysis of viral prevalence in a given biological setting, we have developed a genomic strategy for highly parallel viral screening. The cornerstone of this approach is a long oligonucleotide (70-mer) DNA microarray capable of simultaneously detecting hundreds of viruses. Using virally infected cell cultures, we were able to efficiently detect and identify many diverse viruses. Related viral serotypes could be distinguished by the unique pattern of hybridization generated by each virus. Furthermore, by selecting microarray elements derived from highly conserved regions within viral families, individual viruses that were not explicitly represented on the microarray were still detected, raising the possibility that this approach could be used for virus discovery. Finally, by using a random PCR amplification strategy in conjunction with the microarray, we were able to detect multiple viruses in human respiratory specimens without the use of sequence-specific or degenerate primers. This method is versatile and greatly expands the spectrum of detectable viruses in a single assay while simultaneously providing the capability to discriminate among viral subtypes.

Metagenomic next-generation sequencing (NGS) of cerebrospinal fluid (CSF) has the potential to identify a broad range of pathogens in a single test.In a 1-year, multicenter, prospective study, we investigated the usefulness of metagenomic NGS of CSF for the diagnosis of infectious meningitis and encephalitis in hospitalized patients. All positive tests for pathogens on metagenomic NGS were confirmed by orthogonal laboratory testing. Physician feedback was elicited by teleconferences with a clinical microbial sequencing board and by surveys. Clinical effect was evaluated by retrospective chart review.We enrolled 204 pediatric and adult patients at eight hospitals. Patients were severely ill: 48.5% had been admitted to the intensive care unit, and the 30-day mortality among all study patients was 11.3%. A total of 58 infections of the nervous system were diagnosed in 57 patients (27.9%). Among these 58 infections, metagenomic NGS identified 13 (22%) that were not identified by clinical testing at the source hospital. Among the remaining 45 infections (78%), metagenomic NGS made concurrent diagnoses in 19. Of the 26 infections not identified by metagenomic NGS, 11 were diagnosed by serologic testing only, 7 were diagnosed from tissue samples other than CSF, and 8 were negative on metagenomic NGS owing to low titers of pathogens in CSF. A total of 8 of 13 diagnoses made solely by metagenomic NGS had a likely clinical effect, with 7 of 13 guiding treatment.Routine microbiologic testing is often insufficient to detect all neuroinvasive pathogens. In this study, metagenomic NGS of CSF obtained from patients with meningitis or encephalitis improved diagnosis of neurologic infections and provided actionable information in some cases. (Funded by the National Institutes of Health and others; PDAID ClinicalTrials.gov number, NCT02910037.).