Cellular senescence is a state of irreversibly arrested proliferation, often induced by genotoxic stress [1]. Senescent cells participate in a variety of physiological and pathological conditions, including tumor suppression [2], embryonic development [3, 4], tissue repair [5-8], and organismal aging [9]. The senescence program is variably characterized by several non-exclusive markers, including constitutive DNA damage response (DDR) signaling, senescence-associated β-galactosidase (SA-βgal) activity, increased expression of the cyclin-dependent kinase (CDK) inhibitors p16INK4A (CDKN2A) and p21CIP1 (CDKN1A), increased secretion of many bio-active factors (the senescence-associated secretory phenotype, or SASP), and reduced expression of the nuclear lamina protein LaminB1 (LMNB1) [1]. Many senescence-associated markers result from altered transcription, but the senescent phenotype is variable, and methods for clearly identifying senescent cells are lacking [10]. Here, we characterize the heterogeneity of the senescence program using numerous whole-transcriptome datasets generated by us or publicly available. We identify transcriptome signatures associated with specific senescence-inducing stresses or senescent cell types and identify and validate genes that are commonly differentially regulated. We also show that the senescent phenotype is dynamic, changing at varying intervals after senescence induction. Identifying novel transcriptome signatures to detect any type of senescent cell or to discriminate among diverse senescence programs is an attractive strategy for determining the diverse biological roles of senescent cells and developing specific drug targets.

Ageing is associated with physical decline and the development of age-related diseases such as metabolic disorders and cancer. Few conditions are known that attenuate the adverse effects of ageing, including calorie restriction (CR) and reduced signalling through the mechanistic target of rapamycin complex 1 (mTORC1) pathway. Synthesis of the metabolic transcription factor C/EBPβ-LIP is stimulated by mTORC1, which critically depends on a short upstream open reading frame (uORF) in the C/EBPβ-mRNA. Here we describe that reduced C/EBPβ-LIP expression due to genetic ablation of the uORF delays the development of age-associated phenotypes in mice. Moreover, female C/EBPβΔuORF mice display an extended lifespan. Since LIP levels increase upon aging in wt mice, our data reveal an important role for C/EBPβ in the aging process and suggest that restriction of LIP expression sustains health and fitness. Thus, therapeutic strategies targeting C/EBPβ-LIP may offer new possibilities to treat age-related diseases and to prolong healthspan.

Abstract Background The WMI and WLI inbred rat substrains were generated from the stress-prone, and not yet fully inbred, Wistar Kyoto (WKY) strain using bi-directional selection for immobility in the forced swim test followed by over 38 generations of inbreeding. Despite the low level of genetic diversity among WKY progenitors, the WMI substrain is more vulnerable to stress relative to its WLI control substrain. Here we quantify numbers and classes of sequence variants distinguishing these substrains and test the hypothesis that they are nearly isogenic. Results The WLI and WMI genomic DNA were sequenced using Illumina xTen, IonTorrent and 10X Chromium technologies to obtain a combined coverage of over 100X. We identified 4,296 high quality homozygous SNPs and indels that differ between the WMI and WLI substrains. Gene ontology analysis of these variants showed an enrichment for neurogenesis related pathways. In addition, high impact variations were detected in genes previously implicated in depression (e.g. Gnat2 ), depression-like behavior (e.g. Prlr, Nlrp1a ), other psychiatric disease (e.g. Pou6f2, Kdm5a, Reep3, Wdfy3 ) or stress response (e.g. Pigr ). Conclusions The high coverage sequencing data confirms the near isogenic nature of the two substrains, which combined with the variants detected can lead to the identification of genetic factors underlying greater susceptibility for depression, stress reactivity, and addiction.

The seventh iteration of the reference genome assembly for Rattus norvegicus, mRatBN7.2, corrects numerous misplaced segments and reduces base-level errors by approximately 9-fold and increases contiguity by 290-fold compared to its predecessor. Gene annotations are now more complete, significantly improving the mapping precision of genomic, transcriptomic, and proteomics data sets. We jointly analyzed 163 short-read whole genome sequencing datasets representing 120 laboratory rat strains and substrains using mRatBN7.2. We defined ~20.0 million sequence variations, of which 18.7 thousand are predicted to potentially impact the function of 6,677 genes. We also generated a new rat genetic map from 1,893 heterogeneous stock rats and annotated transcription start sites and alternative polyadenylation sites. The mRatBN7.2 assembly, along with the extensive analysis of genomic variations among rat strains, enhances our understanding of the rat genome, providing researchers with an expanded resource for studies involving rats.

Abstract Substance use disorder (SUD) is associated with a cluster of cognitive disturbances that engender vulnerability to ongoing drug seeking and relapse. Two of these endophenotypes—risky decision-making and impulsivity—are amplified in individuals with substance use disorder and are augmented by repeated exposure to illicit drugs. Identifying genetic factors underlying variability in these traits is critical for early identification, prevention, and treatment of SUD-vulnerable individuals. Here, we compared risky decision-making and different facets of impulsivity between two fully inbred substrains of Lewis rats—LEW/NCrl and LEW/NHsd. We performed whole genome sequencing of both substrain to identify almost all relevant variants. We observed substantial differences in risky decision-making and impulsive behaviors. Relative to LEW/HHsd, the LEW/NCrl substrain accepts higher risk options in a decision-making task and higher rates of premature responses in the differential reinforcement of low rates of responding (DRL) task. These phenotypic differences were more pronounced in females than males. We defined a total of ∼9,000 polymorphisms between these substrains at 40X whole genome short-read coverage. Roughly half of variants are located within a single 1.5 Mb region of chromosome 8, but none impact protein-coding regions. In contrast, other variants are widely distributed, and of these 38 are predicted to cause protein-coding variants. In conclusion, Lewis rat substrains differ significantly in risk-taking and impulsivity and only a small number of easily mapped variants are likely to be causal. Sequencing combined with a reduced complexity cross (RCC) should enable identification of one or more variants underlying multiple complex addiction-relevant traits.

Finding novel biomarkers for human pathologies and predicting clinical outcomes for patients is rather challenging. This stems from the heterogenous response of individuals to disease which is also reflected in the inter-individual variability of gene expression responses. This in turn obscures differential gene expression analysis (DGE). In the midst of the COVID-19 pandemic, we wondered whether an alternative to DGE approaches could be applied to dissect the molecular nature of a host-response to infection exemplified here by an analysis of H1N1 influenza, community/hospital acquired pneumonia (CAP) and sepsis. To this end, we turned to the analysis of ensemble gene noise. Ensemble gene noise, as we defined it here, represents a variance within an individual for a collection of genes encoding for either members of known biological pathways or subunits of annotated protein complexes. From the law of total variance, ensemble gene noise depends on the stoichiometry of the ensemble genes expression and on their average noise (variance). Thus, rather than focusing on specific genes, ensemble gene noise allows for the holistic identification and interpretation of gene expression disbalance on the level of gene networks and systems. Comparing H1N1, CAP and sepsis patients we spotted common disturbances in a number of pathways/protein complexes relevant to the sepsis pathology which lead to an increase in the ensemble gene noise. Among others, these include mitochondrial respiratory chain complex I and peroxisomes which could be readily targeted for adjuvant treatment by methylene blue and 4-phenylbutyrate respectively. Finally, we showed that ensemble gene noise could be successfully applied for the prediction of clinical outcome, namely mortality, of CAP and sepsis patients. Thus, we conclude that ensemble gene noise represents a promising approach for the investigation of molecular mechanisms of a pathology through a prism of alterations in coherent expression of gene circuits.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.