Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and frontotemporal lobar degeneration (FTLD) are extremes of a clinically, pathologically, and genetically overlapping disease spectrum. A locus on chromosome 9p21 has been associated with both disorders, and we aimed to identify the causal gene within this region.We studied 305 patients with FTLD, 137 with ALS, and 23 with concomitant FTLD and ALS (FTLD-ALS) and 856 controls from Flanders (Belgium); patients were identified from a hospital-based cohort and were negative for mutations in known FTLD and ALS genes. We also examined the family of one patient with FTLD-ALS previously linked to 9p21 (family DR14). We analysed 130 kbp at 9p21 in association and segregation studies, genomic sequencing, repeat genotyping, and expression studies to identify the causal mutation. We compared genotype-phenotype correlations between mutation carriers and non-carriers.In the patient-control cohort, the single-nucleotide polymorphism rs28140707 within the 130 kbp region of 9p21 was associated with disease (odds ratio [OR] 2·6, 95% CI 1·5-4·7; p=0·001). A GGGGCC repeat expansion in C9orf72 completely co-segregated with disease in family DR14. The association of rs28140707 with disease in the patient-control cohort was abolished when we excluded GGGGCC repeat expansion carriers. In patients with familial disease, six (86%) of seven with FTLD-ALS, seven (47%) of 15 with ALS, and 12 (16%) of 75 with FTLD had the repeat expansion. In patients without known familial disease, one (6%) of 16 with FTLD-ALS, six (5%) of 122 with ALS, and nine (4%) of 230 with FTLD had the repeat expansion. Mutation carriers primarily presented with classic ALS (10 of 11 individuals) or behavioural variant FTLD (14 of 15 individuals). Mean age at onset of FTLD was 55·3 years (SD 8·4) in 21 mutation carriers and 63·2 years (9·6) in 284 non-carriers (p=0·001); mean age at onset of ALS was 54·5 years (9·9) in 13 carriers and 60·4 years (11·4) in 124 non-carriers. Postmortem neuropathological analysis of the brains of three mutation carriers with FTLD showed a notably low TDP-43 load. In brain at postmortem, C9orf72 expression was reduced by nearly 50% in two carriers compared with nine controls (p=0·034). In familial patients, 14% of FTLD-ALS, 50% of ALS, and 62% of FTLD was not accounted for by known disease genes.We identified a pathogenic GGGGCC repeat expansion in C9orf72 on chromosome 9p21, as recently also reported in two other studies. The GGGGCC repeat expansion is highly penetrant, explaining all of the contribution of chromosome 9p21 to FTLD and ALS in the Flanders-Belgian cohort. Decreased expression of C9orf72 in brain suggests haploinsufficiency as an underlying disease mechanism. Unidentified genes probably also contribute to the FTLD-ALS disease spectrum.Full funding sources listed at end of paper (see Acknowledgments).

Neuronal cytoplasmic and intranuclear aggregates of RNA-binding protein TDP-43 are a hallmark feature of neurodegenerative diseases such as amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and frontotemporal lobar degeneration (FTLD). ALS and FTLD show a considerable clinical and pathological overlap and occur as both familial and sporadic forms. Though missense mutations in TDP-43 cause rare forms of familial ALS, it is not yet known whether this is due to loss of TDP-43 function or gain of aberrant function. Moreover, the role of wild-type (WT) TDP-43, associated with the majority of familial and sporadic ALS/FTLD patients, is also currently unknown. Generating homozygous and hemizygous WT human TDP-43 transgenic mouse lines, we show here a dose-dependent degeneration of cortical and spinal motor neurons and development of spastic quadriplegia reminiscent of ALS. A dose-dependent degeneration of nonmotor cortical and subcortical neurons characteristic of FTLD was also observed. Neurons in the affected spinal cord and brain regions showed accumulation of TDP-43 nuclear and cytoplasmic aggregates that were both ubiquitinated and phosphorylated as observed in ALS/FTLD patients. Moreover, the characteristic ≈25-kDa C-terminal fragments (CTFs) were also recovered from nuclear fractions and correlated with disease development and progression in WT TDP-43 mice. These findings suggest that ≈25-kDa TDP-43 CTFs are noxious to neurons by a gain of aberrant nuclear function.

A genomic database of all Earth's eukaryotic species could contribute to many scientific discoveries; however, only a tiny fraction of species have genomic information available. In 2018, scientists across the world united under the Earth BioGenome Project (EBP), aiming to produce a database of high-quality reference genomes containing all ~1.5 million recognized eukaryotic species. As the European node of the EBP, the European Reference Genome Atlas (ERGA) sought to implement a new decentralised, equitable and inclusive model for producing reference genomes. For this, ERGA launched a Pilot Project establishing the first distributed reference genome production infrastructure and testing it on 98 eukaryotic species from 33 European countries. Here we outline the infrastructure and explore its effectiveness for scaling high-quality reference genome production, whilst considering equity and inclusion. The outcomes and lessons learned provide a solid foundation for ERGA while offering key learnings to other transnational, national genomic resource projects and the EBP.

Abstract We introduce scywalker , an innovative and scalable package developed to comprehensively analyze long-read nanopore sequencing data of full-length single-cell or single-nuclei cDNA. Existing nanopore single-cell data analysis tools showed severe limitations in handling current data sizes. We developed novel scalable methods for cell barcode demultiplexing and single-cell isoform calling and quantification and incorporated these in an easily deployable package. Scywalker streamlines the entire analysis process, from sequenced fragments in FASTQ format to demultiplexed pseudobulk isoform counts, into a single command suitable for execution on either server or cluster. Scywalker includes data quality control, cell type identification, and an interactive report. Assessment of datasets from the human brain, Arabidopsis leaves, and previously benchmarked data from mixed cell lines, demonstrate excellent correlation with short-read analyses at both the cell-barcoding and gene quantification levels. At the isoform level, we show that scywalker facilitates the direct identification of cell-type-specific expression of novel isoforms.

Summary Methylmap is a tool developed for visualization of modified nucleotide frequencies per position, especially for large numbers of samples. Various input possibilities are supported, including the standardized BAM/CRAM files containing MM and ML tags. Availability and implementation Methylmap is written in Python3 and available through PyPI and bioconda. The source code is released under MIT license and can be found at https://github.com/EliseCoopman/methylmap .

Ferroptosis is a lipid peroxidation-dependent mechanism of regulated cell death known to suppress tumor proliferation and progression. Although several genetic and protein hallmarks have been identified in ferroptotic cell death, it remains challenging to fully characterize ferroptosis signaling pathways and to find suitable biomarkers. Moreover, changes taking place in the epigenome of ferroptotic cells remain poorly studied. In this context, we aimed to investigate the role of chromatin remodeler forkhead box protein A1 (FOXA1) in RSL3-treated multiple myeloma cells because, similar to ferroptosis, this transcription factor has been associated with changes in the lipid metabolism, DNA damage, and epithelial-to-mesenchymal transition (EMT). RNA sequencing and Western blot analysis revealed that FOXA1 expression is consistently upregulated upon ferroptosis induction in different in vitro and in vivo disease models. In silico motif analysis and transcription factor enrichment analysis further suggested that ferroptosis-mediated FOXA1 expression is orchestrated by specificity protein 1 (Sp1), a transcription factor known to be influenced by lipid peroxidation. Remarkably, FOXA1 upregulation in ferroptotic myeloma cells did not alter hormone signaling or EMT, two key downstream signaling pathways of FOXA1. CUT&RUN genome-wide transcriptional binding site profiling showed that GPX4-inhibition by RSL3 triggered loss of binding of FOXA1 to pericentromeric regions in multiple myeloma cells, suggesting that this transcription factor is possibly involved in genomic instability, DNA damage, or cellular senescence under ferroptotic conditions. Abstract Figure