Abstract Splicing is the stepwise molecular process by which introns are removed from pre-mRNA and exons are joined together to form mature mRNA sequences. The ordering and spatial distribution of these steps remain controversial, with opposing models suggesting splicing occurs either during or after transcription. We used single-molecule RNA FISH, expansion microscopy, and live-cell imaging to reveal the spatiotemporal distribution of nascent transcripts in mammalian cells. At super-resolution levels, we found that pre-mRNA formed clouds around the transcription site. These clouds indicate the existence of a transcription site proximal zone through which RNA move more slowly than in the nucleoplasm. Full-length pre-mRNA undergo continuous splicing as they move through this zone following transcription, suggesting a model in which splicing can occur post-transcriptionally but still within the proximity of the transcription site, thus seeming co-transcriptional by most assays. These results may unify conflicting reports of co-transcriptional versus post-transcriptional splicing.

Abstract Phasing of heterozygous alleles is critical for interpretation of cis -effects of disease-relevant variation. For population studies, phase is often inferred from external data but read-based phasing approaches that span long genomic distances would be more accurate because they enable both genotype and phase to be obtained from a single dataset. To demonstrate how read-based phasing can provide functional insights, we sequenced 477 individuals with Cystic Fibrosis (CF) using linked-read sequencing. We benchmark read-based phasing with different short- and long-read sequencing technologies, prioritize linked-read technology as the most informative and produce a benchmark phase call set from reference sample HG002 for the community. The 477 samples display an average phase block N50 of 4.39 Mb. We use these samples to construct a graph representation of CFTR haplotypes, which facilitates understanding of complex CF alleles. Fine-mapping and phasing of the chr7q35 trypsinogen locus associated with CF meconium ileus demonstrates a 20 kb deletion and a PRSS2 missense variant p.Thr8Ile (rs62473563) independently contribute to meconium ileus risk (p=0.0028, p=0.011, respectively) and are PRSS2 pancreas eQTLs (p=9.5e-7 and p=1.4e-4, respectively), explaining the mechanism by which these polymorphisms contribute to CF. Phase enables access to haplotypes that can be used for genome graph or reference panel construction, identification of cis -effects, and for understanding disease associated loci. The phase information from linked-reads provides a causal explanation for variation at a CF-relevant locus which also has implications for the genetic basis of non-CF pancreatitis to which this locus has been reported to contribute.

Abstract Transposable Elements are molecular parasites that persist in their host genome by generating new copies to outpace natural selection. Here we measure the parameters governing the copy number dynamics of the fission yeast Tf2 retrotransposons, using experimental and natural populations and a strain where all Tf2 copies are removed. Natural population genomes display active and persistent Tf2 colonies, but in the absence of selection mitotic recombination deletes Tf2 elements at rates that far exceed transposition. We show that Tf2 elements provide a fitness contribution to their host by dynamically rewiring the transcriptional response to metabolic stress. Therefore, Tf2 elements exhibit a mutualistic rather than parasitic behavior toward their host.