Sparse code multiple access (SCMA) is a new non- orthogonal multiple access scheme, which effectively exploits the shaping gain of multi-dimensional codebook. In this paper, a multi-dimensional SCMA (MD-SCMA) codebook design based on constellation rotation and interleaving method is proposed for downlink SCMA systems. In particular, the first dimension of mother constellation is constructed by subset of lattice Z 2 . Then the other dimensions are obtained by rotating the first dimension. Further, the interleaving is used for even dimensions to improve the performance in fading channels. In this way, we can design different codebooks for the aim of spectral efficiency or power efficiency. And the simulation results show that the bit error rate (BER) performance of MD-SCMA codebooks outperforms that of the existing SCMA codebooks and low density signature (LDS) in downlink Rayleigh fading channels.

Abstract Lung cancer is the leading cause of cancer deaths in both men and women in the US. While most sporadic lung cancer cases are related to environmental factors such as smoking, genetic susceptibility may also play an important role and a number of lung cancer associated single nucleotide polymorphisms (SNPs) have been identified although many remain to be found. The collective effects of genome wide minor alleles of common SNPs, or the minor allele content (MAC) in an individual, have been linked with quantitative variations of complex traits and diseases. Here we studied MAC in lung cancer using previously published SNP datasets and found higher MAC in cases relative to matched controls. A set of 25883 SNPs with MA (MAF < 0.5) more common in cases ( P < 0.1) was found to have the best predictive accuracy. A weighted risk score calculated by using this set can predict 2.6% of lung cancer cases (100% specificity). These results identify a novel genetic risk element or higher MAC in lung cancer susceptibility and provide a useful genetic method to identify a small fraction of lung cancer cases.

Abstract Previous studies identified 3 Neolithic Han Chinese super-grandfather Y haplotypes, O2a2b1a1a-F5, O2a2b1a2a1-F46, and O2a1b1a1a1a-F11, but their relationships with the archaeological and written records remain unexplored. We here report genome wide DNA data for 12 ancient samples (0.02x-1.28x) from China ranging from 6500 to 2500 years before present (YBP). They belonged to 4 different genetic groups, designated as Dashanqian (DSQ) of Xiajiadian Culture in the Northeast, Banpo (BP) of middle Yangshao Culture in the Central West, Zhengzhou Xishan (ZX) of Miaodigou Culture in the Central Plains, and Others. Present day F5 samples were closer in autosomal distances to the ZX and DSQ groups while F11, C, O1, and O2 samples were closer to the BP group. We also sequenced the Y chromosome of one of these ancient samples K12 from DSQ and found both K12 and a previously reported ~4000 year old sample MG48 from Northwest China to have the O2a2b1a1a1a2a-F2137 haplotype, belonging to the most prolific branch O2a2b1a1a1-F438 immediately under F5. We further found close relationships between ZX and DSQ and between ZX and ancient M117 Tibetans or present day Southwest Dai Chinese carrying the F5 subtype O2a2b1a1a6, implicating radiations of F5 subtypes from the putative place of F5 origin in ZX. These results are remarkably consistent with archaeological and written records.

Abstract Protein O-GlcNAcylation, a monosaccharide posttranslational modification maintained by two evolutionarily conserved enzymes, O-GlcNAc transferase (OGT) and O-GlcNAcase (OGA), is a major nutrient sensor integrating key metabolic pathways. While mutations in OGT have recently been associated with neurodevelopmental disorders, the dynamics and function of protein O-GlcNAcylation during early embryogenesis remain elusive. Here we develop a new fluorescent probe to visualize O-GlcNAcylation levels in live Drosophila early embryos. Our study shows that protein O-GlcNAcylation declines as the embryos develop to the mid-blastula transition when the facultative heterochromatin makes its first appearance. Lowering O-GlcNAcylation levels by exogenous OGA activity promotes the polycomb group O-GlcNAc protein Polyhomeotic (Ph) to form nuclear foci and K27 trimethylation of histone H3. This enhanced facultative heterochromatin formation fine-tunes the expression of several neurodevelopmental genes including short of gastrulation ( sog ). We provide evidence that perturbation of O-GlcNAcylation during early embryogenesis affects learning ability in adulthood, highlighting the importance of O-GlcNAcylation homeostasis for the development of the nervous system.

Hepatitis B virus (HBV) is a major human pathogen and yet the evolution history of HBV has largely remained uncertain. With a better theoretical understanding of genetic diversity, we here used a new method to examine the previously published ancient and present day HBV genomes. We identified an informative region in the HBV polymerase that is slow evolving and used it to study genetic distances among HBVs. Three ancient human HBV isolates from 4488-7074 years ago in Germany were identified as genotype G that is also presently common in the same country. We constructed a new phylogenetic tree of HBVs that placed genotype D as the most basal branch with an inferred age of ~20500 years, which is remarkably consistent with the worldwide distribution and a most parsimonious migration route of HBV genotypes today. These results help resolve the evolutionary history of HBV and provide a useful method for studying the phylogenetics of HBV and other viruses in general.

Schizophrenia is a common neuropsychiatric disorder with a lifetime risk of 1%. A number of large scale genome wide association studies have identified numerous individual risk single nucleotide polymorphisms (SNPs) whose precise roles in schizophrenia remain unknown. Accumulation of many of these risk alleles has been found to be a more important risk factor. Consistently, recent studies showed a role for enrichment of minor alleles (MAs) in complex diseases. Here we studied the role of MAs in general in schizophrenia using public datasets. Relative to matched controls, schizophrenia cases showed higher minor allele content (MAC), especially for the sporadic cases. By linkage analysis, we identified 82 419 SNPs that could be used to predict 2.2% schizophrenia cases with 100% certainty. Pathway enrichment analysis of these SNPs identified 17 pathways, 15 of which are known to be linked with Schizophrenia with the remaining 2 associated with other mental disorders. These results suggest a role for a collective effect of MAs in schizophrenia and provide a method to genetically screen for schizophrenia.

Abstract The transposable elements (TEs) through evolutionary exaptation have become an integral part of human genome, offering ample regulatory sequences and shaping chromatin 3D architecture. While the functional impacts of TE-derived sequences on early embryogenesis are recognized, their role in malignancy has only started to emerge. Here we show that many TEs, especially the pluripotency-related endogenous retrovirus H (HERVH), are abnormally activated in colorectal cancer (CRC) samples. The transcriptional upregulation of HERVH is associated with mutations of several tumor suppressors including ARID1A. Knockout of ARID1A in CRC cells leads to increased accessibility at HERVH loci and enhanced transcription, which is dependent on ARID1B. Suppression of HERVH in CRC cells and patient-derived organoids impairs tumor growth. Mechanistically, HERVH transcripts colocalize with nuclear BRD4 foci, modulate their dynamics, and co-regulate many target genes. Altogether, we uncover a critical role for ARID1A in restraining HERVH, which can promote tumorigenesis by stimulating BRD4-dependent transcription when ARID1A is mutated.

The neutral theory has been used as a null model for interpreting nature and produced the Recent Out of Africa model of anatomically modern humans. Recent studies, however, have established that genetic diversities are mostly at maximum saturation levels maintained by selection, therefore challenging the explanatory power of the neutral theory and rendering the present molecular model of human origins untenable. Using improved methods and public data, we have revisited human evolution and found sharing of genetic variations among racial groups to be largely a result of parallel mutations rather than recent common ancestry and admixture as commonly assumed. We derived an age of 1.86-1.92 million years for the first split in modern human populations based on autosomal diversity data. We found evidence of modern Y and mtDNA originating in East Asia and dispersing via hybridization with archaic humans. Analyses of autosomes, Y and mtDNA all suggest that Denisovan and Neanderthal were archaic Africans with Eurasian admixtures and ancestors of South Asia Negritos and Aboriginal Australians. Verifying our model, we found more ancestry of Southern Chinese from Hunan in Africans relative to other East Asian groups examined. These results suggest multiregional evolution of autosomes and replacements of archaic Y and mtDNA by modern ones originating in East Asia, thereby leading to a coherent account of modern human origins.* AMH : anatomically modern humans MGD : maximum genetic diversity SNP : single nucleotide polymorphisms AUA : Aboriginal Australian PGD : pairwise genetic distance PCA : principal component analysis Myr : million years AFR : African ASN : East Asian EUR : European SAS : South Asian ESN : Esen in Nigeria GBR : British in England and Scotland CHS : Southern Han Chinese CHB : Han Chinese in Beijing JPT : Japanese in Tokyo BEB : Bengali from Bangladesh YRI : Yoruba in Ibadan, Nigeria CEU : Utah Residents with Northern and Western European Ancestry LWK : Luhya in Webuye, Kenya