Microbiota are closely associated to human health and disease. Metaproteomics can provide a direct means to identify microbial proteins in microbiota for compositional and functional characterization. However, in-depth and accurate metaproteomics is still limited due to the extreme complexity and high diversity of microbiota samples. One of the main challenges is constructing a protein sequence database that best fits the microbiota sample. Herein, we proposed an accurate taxonomic annotation pipeline from metagenomic data for deep metaproteomic coverage, namely contigs directed gene annotation (ConDiGA). We mixed 12 known bacterial species to derive a synthetic microbial community to benchmark metagenomic and metaproteomic pipelines. With the optimized taxonomic annotation strategy by ConDiGA, we built a protein sequence database from the metagenomic data for metaproteomic analysis and identified about 12,000 protein groups, which was very close to the result obtained with the reference proteome protein sequence database of the 12 species. We also demonstrated the practicability of the method in real fecal samples, achieved deep proteome coverage of human gut microbiome, and compared the function and taxonomy of gut microbiota at metagenomic level and metaproteomic level. Our study can tackle the current taxonomic annotation reliability problem in metagenomics-derived protein sequence database for metaproteomics. The unique dataset of metagenomic and the metaproteomic data of the 12 bacterial species is publicly available as a standard benchmarking sample for evaluating various analysis pipelines. The code of ConDiGA is open access at GitHub for the analysis of real microbiota samples.

Abstract Telosma mosaic virus (TelMV, Potyvirus, Potyviridae ) is an emerging viral pathogen causing a major global threat to passion fruit plantations. However, an efficient strategy for controlling such viruses is not yet available. Cross protection is a phenomenon in which pre-infection of a plant with one virus prevents or delays superinfection with the same or closely related virus. HC-Pro is the potyviral encoded multifunctional protein involved in several steps of viral infection, including multiplication, movement, transmission and RNA silencing suppression. The main hypothesis we tested in this study was whether it is possible to generate attenuated viral strains capable of conferring protection against severe TelMV infection by manipulating the HC-Pro gene. By introducing point mutation into the potyviral conserved motif FRNK of HC-Pro, we have successfully obtained three highly attenuated mutants of TelMV (R 181 K, R 181 D and R 181 E, respectively) that can systemically infect passion fruit plants without any noticeable symptoms. Importantly, these mutants confer complete protection against subsequent infection of severe recombinant virus TelMV-GFP, evidenced by no detection of viral RNA or protein of the superinfection virus in the systemic leaves of passion fruit plants in both early and late stages. Lastly, we demonstrated that the HC-Pros harbored by the highly attenuated mutants exhibited reduced RNA silencing suppression activity in Nicotiana benthamiana leaves. Altogether, this study provides the first demonstration of the generation of highly attenuated strains for TelMV and highlights key amino acid residue involved in complete cross protection against TelMV, opening a new avenue to fight TelMV in the field.

Understanding the molecular and cellular mechanisms that underlie complex traits in pigs is crucial for enhancing their genetic improvement program and unleashing their substantial potentials in human biomedicine research. Here, we conducted a meta-GWAS analysis for 232 complex traits with 28.3 million imputed whole-genome sequence variants in 70,328 individuals from 14 pig breeds. We identified a total of 6,878 genomic regions associated with 139 complex traits. By integrating with the Pig Genotype-Tissue Expression (PigGTEx) resource, we systemically explored the biological context and regulatory circuits through which these trait-associated variants act and finally prioritized 16,664 variant-gene-tissue-trait circuits. For instance, rs344053754 regulates the expression of UGT2B31 in the liver by affecting the activity of regulatory elements and ultimately affects litter weight at weaning. Furthermore, we investigated the conservation of genetic and regulatory mechanisms underlying 136 human traits and 232 pig traits. Overall, our multi-breed meta-GWAS in pigs provides invaluable resources and novel insights for understanding the regulatory and evolutionary mechanisms of complex traits in pigs and humans.

Passion fruit (Passiflora edulis) is grown perennially in sub-tropical and tropical areas. Its fruits contain multiple vitamins and antioxidants, and thus are consumed increasingly in drinks and foods. However, the functions and regulations of genes that are engaged in the biosynthesis of the health-promoting compounds in passion fruits remain largely unknown. Its whole genome sequence has just been published recently. Virus-induced gene silencing (VIGS) is a reverse genetics tool for analyzing gene function. Here, we engineered telosma mosaic virus (TelMV), a potyvirus infecting passion fruit, into a VIGS vector by inserting the Gateway-compatible recombination sites. The newly constructed TelMV-VIGS virus successfully expressed foreign protein and induced systemic infection in both Nicotiana benthamiana and P. edulis plants. Intriguingly, TelMV-VIGS vector containing different fragments of green fluorescent protein (GFP) gene induced systemic gene silencing on the GFP-transgenic N. benthamiana plants (16c). When the phytoene desaturase (PDS) gene, an endogenous gene in passion fruit, was engineered into the vector, it triggered the silencing of PePDS, as evidenced by the reduced mRNA levels and photobleached phenotype. We reported the first development of VIGS vector in passion fruit, as the first step in our endeavor of discovering horticulturally important genes for improving passion fruit production and quality.

BRAF is a serine-threonine kinase that harbors activating mutations in ~7% of human malignancies and ~60% of melanomas. Despite initial clinical responses to BRAF inhibitors (BRAFi), patients frequently develop drug resistance. To identify candidate therapeutic targets for BRAFi-resistant melanoma, we conducted CRISPR screens in melanoma cells harboring an activating BRAF mutation that had also acquired resistance to BRAFi. The screens identified pathways and genes critical for BRAFi resistance in melanoma cells. To investigate the mechanisms and pathways enabling resistance to BRAFi in melanomas, we integrated expression data, ATAC-seq, and CRISPR screen results. We identified the JUN family of transcription factors and the ETS family transcription factor ETV5 as key regulators of CDK6 that enabled resistance to BRAFi in melanoma cells. Our findings reveal genes whose loss of function conferred resistance to a selective BRAF inhibitor, providing new insight into signaling pathways that contribute to acquired resistance in melanoma.

Abstract Drugs that kill tumors through multiple mechanisms have potential for broad clinical benefits, with a reduced propensity to resistance. We developed BipotentR, a computational approach to find cancer-cell-specific regulators that simultaneously modulate tumor immunity and another oncogenic pathway. Using tumor metabolism as proof-of-principle, BipotentR identified 38 candidate immune-metabolic regulators by combining epigenomes with bulk and single-cell tumor transcriptomes from patients. Inhibition of top candidate ESRRA (Estrogen Related Receptor Alpha) killed tumors by direct effects on energy metabolism and two immune mechanisms: (i) cytokine induction, causing proinflammatory macrophage polarization (ii) antigen-presentation stimulation, recruiting CD8 + T cells into tumors. ESRRA is activated in immune-suppressive and immunotherapy-resistant tumors of many types, suggesting broad clinical relevance. We also applied BipotentR to angiogenesis and growth-suppressor pathways, demonstrating a widely applicable approach to identify drug targets that act simultaneously through multiple mechanisms. BipotentR is publicly available at http://bipotentr.dfci.harvard.edu/ . One-Sentence Summary BipotentR identifies targets for bipotent anticancer drugs, as shown by the energy and immune effects of ESRRA inhibition.