ABSTRACT Medial ganglionic eminence (MGE)-derived parvalbumin (PV)+, somatostatin (SST)+ and Neurogliaform (NGFC)-type cortical and hippocampal interneurons, have distinct molecular, anatomical and physiological properties. However, the molecular mechanisms regulating their diversity remain poorly understood. Here, via single-cell transcriptomics, we show that the obligate NMDA-type glutamate receptor (NMDAR) subunit gene Grin1 mediates subtype-specific transcriptional regulation of gene expression in MGE-derived interneurons, leading to altered subtype abundances. Notably, MGE-specific conditional Grin1 loss results in a systemic downregulation of diverse transcriptional, synaptogenic and membrane excitability regulatory programs. These widespread gene expression abnormalities mirror aberrations that are typically associated with neurodevelopmental disorders, particularly schizophrenia. Our study hence provides a road map for the systematic examination of NMDAR signaling in interneuron subtypes, revealing potential MGE-specific genetic targets that could instruct future therapies of psychiatric disorders.

Many areas of research suffer from poor reproducibility. This problem is particularly acute in computationally intensive domains where results rely on a series of complex methodological decisions that are not well captured by traditional publication approaches. Various guidelines have emerged for achieving reproducibility, but practical implementation of these practices remains difficult. This is because reproducing published computational analyses requires installing many software tools plus associated libraries, connecting tools together into the complete pipeline, and specifying parameters. Here we present a suite of recently emerged technologies which make computational reproducibility not just possible, but, finally, practical in both time and effort. By combining a system for building highly portable packages of bioinformatics software, containerization and virtualization technologies for isolating reusable execution environments for these packages, and an integrated workflow system that automatically orchestrates the composition of these packages for entire pipelines, an unprecedented level of computational reproducibility can be achieved.

Transcription termination is an essential and dynamic process that can tune gene expression in response to diverse molecular signals. Yet, the genomic positions, molecular mechanisms, and regulatory consequences of termination have only been studied thoroughly in model bacteria. We employed complementary RNA-seq approaches to map RNA ends for the transcriptome of the spirochete Borrelia burgdorferi - the etiological agent of Lyme disease. By systematically mapping B. burgdorferi RNA ends at single nucleotide resolution, we delineated complex gene arrangements and operons and mapped untranslated regions (UTRs) and small RNAs (sRNAs). We experimentally tested modes of B. burgdorferi transcription termination and compared our findings to observations in E. coli , P. aeruginosa , and B. subtilis . We discovered 63% of B. burgdorferi RNA 3' ends map upstream or internal to open reading frames (ORFs), suggesting novel mechanisms of regulation. Northern analysis confirmed the presence of stable 5' derived RNAs from mRNAs encoding gene products involved in the unique infectious cycle of B. burgdorferi . We suggest these RNAs resulted from premature termination and regulatory events, including forms of cis- acting regulation. For example, we documented that the polyamine spermidine globally influences the generation of truncated mRNAs. In one case, we showed that high spermidine concentrations increased levels of RNA fragments derived from an mRNA encoding a spermidine import system, with a concomitant decrease in levels of the full- length mRNA. Collectively, our findings revealed new insight into transcription termination and uncovered an abundance of potential RNA regulators.

ABSTRACT The differentiation of osteoblasts and the subsequent formation of bone marks an important terminal phase in palate formation that leads to the separation of the oral and nasal cavities. While the developmental events that precede palatal osteogenesis are well explored, major gaps remain in our understanding of the molecular mechanisms that lead to the bony union of fusing palatal shelves. Herein, the timeline of osteogenic transcriptional programming is unveiled in the embryonic palate by way of integrated bulk, single-cell, and spatially resolved RNA-seq analyses. We define spatially restricted expression patterns of key marker genes, both regulatory and structural, that are differentially expressed during palatal fusion, including the identification of several novel genes ( Deup1, Dynlrb2, Lrrc23 ) spatially restricted in expression to the palate, providing a relevant framework for future studies that identify new candidate genes for cleft palate anomalies in humans as well as the timing of mammalian embryonic palatal osteogenesis.

SUMMARY Enhancer of zeste homolog 2 (Ezh2) is responsible for trimethylation of histone 3 at lysine 27 (H3K27me3), resulting in gene repression. Here, we explore the role of Ezh2 in forebrain GABAergic interneuron development. Loss of Ezh2 increases somatostatin-expressing (SST+) and decreases parvalbumin-expressing (PV+) interneurons in multiple brain regions. We also observe fewer MGE-derived interneurons in the first postnatal week, indicating reduced interneuron production. Intrinsic electrophysiological properties in SST+ and PV+ interneurons are normal, but PV+ interneurons display increased axonal complexity in Ezh2 mutant mice. Single cell multiome analysis revealed differential gene expression patterns in the embryonic MGE that are predictive of these cell fate changes. Lastly, CUT&Tag analysis revealed differential H3K27me3 levels at specific genomic loci, with some genes displaying a relative increase in H3K27me3 indicating they may be resistant to epigenetic modifications. Thus, loss of Ezh2 in the MGE alters interneuron fate, morphology, and gene expression and regulation.

ABSTRACT A comprehensive characterization of epigemonic organization in the embryonic mouse forebrain will enhance our understanding of neurodevelopment and provide insight into mechanisms of neurological disease. We collected single-cell chromatin accessibility profiles from four distinct neurogenic regions of the embryonic mouse forebrain using single nuclei ATAC-Seq (snATAC-Seq). We identified thousands of differentially accessible peaks, many restricted to distinct progenitor cell types or brain regions. We integrated snATAC-Seq and single cell transcriptome data to characterize changes of chromatin accessibility at enhancers and promoters with associated transcript abundance. Multi-modal integration of histone modifications (CUT&Tag and CUT&RUN), promoter-enhancer interactions (Capture-C) and high-order chromatin structure (Hi-C) extended these initial observations. This dataset reveals a diverse chromatin landscape with region-specific regulatory mechanisms and genomic interactions in distinct neurogenic regions of the embryonic mouse brain and represents an extensive public resource of a ‘ground truth’ epigenomic landscape at this critical stage of neurogenesis.

We present Bioconda (https://bioconda.github.io), a distribution of bioinformatics software for the lightweight, multi-platform and language-agnostic package manager Conda. Currently, Bioconda offers a collection of over 3000 software packages, which is continuously maintained, updated, and extended by a growing global community of more than 200 contributors. Bioconda improves analysis reproducibility by allowing users to define isolated environments with defined software versions, all of which are easily installed and managed without administrative privileges.

ABSTRACT CRISPR/Cas9 is a powerful tool for producing genomic in sertions and del etions (indels) to interrogate gene function. Modified CRISPR/Cas9 protocols can produce targeted genetic changes that are more precise than indels, but founder recovery is less efficient. Focusing on producing missense mutations in zebrafish using s ingle- s tranded o ligo d eoxy n ucleotide (ssODN) donor templates, we pioneered a strategy of adding synonymous changes to create novel r estriction- e nzyme (RE) sites, allowing detection of rare precise edits in a modified fluorescent-PCR fragment assay. We have named this process TIARS ( t est for i ncorporation of a dded r ecognition s ites). Aided by TIARS, we induced two distinct amino-acid substitutions (T979I and P1387S) in the atp7a gene among somatic tissues of CRISPR-Cas9-treated F 0 zebrafish. One of these F 0s transmitted the allele to atp7a T979I/+ F 1 progeny, and trans-heterozygosity of this allele against a null atp7a allele causes hypopigmentation, consistent with more severe pigment deficits in zebrafish or humans carrying only null mutations in atp7a/ATP7A . Design of ssODNs with novel RE recognition sites is labor-intensive, so we developed an in silico tool, TIARS Designer, and performed bioinformatic validation indicating that TIARS should be generalizable to other genes and experimental systems that employ donor template DNA.