Abstract The limited knowledge of genomic non-coding and regulatory regions has limited our ability to decipher the genetic mechanisms underlying complex traits in pigs. In this study, we characterize the spatiotemporal landscape of putative enhancers and promoters and their target genes by combining H3K27ac targeted ChIP-Seq and RNA-Seq in fetal (day 74-75 pc) and adult (day 132-150 pn) tissues (brain, liver, heart, muscle and small intestine) sampled from Asian aboriginal Bamaxiang and European highly selected Large White pigs of both sexes. We identify 101,290 H3K27ac peaks marking 18,521 promoters and 82,769 enhancers, including peaks that are active across all tissues and developmental stages could indicate safe harbors for exogenous gene insertion, and tissue and developmental-stage specific peaks that regulate genes pathways matching tissue and developmental stage specific physiological functions. We found H3K27ac and DNA methylation in the promoter region of the XIST gene may involve in X chromosome inactivation, and demonstrate utility of the present resource to reveal regulatory patterns of known causal genes and to prioritize candidate causal variants for complex traits in pigs. We have developed a web browser to improve the accessibility of the results ( http://39.108.231.116/browser/?genome=susScr11 ).

Abstract Primordial germ cells (PGCs) are the precursors of germline that are specified at embryonic stage. Recent studies reveal that humans employ different mechanisms for PGC specification compared with model organisms such as mice. Moreover, the specific regulatory machinery is still largely unexplored, mainly due to the inaccessible nature of this complex biological process. Here, we collect and integrate multi-omics data, including 581 RNA-seq, 54 ATAC-seq, 45 ChIP-seq, and 69 single-cell RNA-seq samples from different stages of human PGC development to recapitulate the precisely controlled and stepwise process, presenting an atlas in the human PGC database (hPGCdb). With these uniformly processed data and integrated analyses, we characterize the potential key transcription factors and regulatory networks governing human germ cell fate. We validate the important roles of some of the key factors in germ cell development by CRISPRi knockdown. We also identify the soma-germline interaction network and discover the involvement of SDC2 and LAMA4 for PGC development, as well as soma-derived NOTCH2 signaling for germ cell differentiation. Taken together, we have built a database for human PGCs and demonstrate that hPGCdb enables the identification of the missing pieces of mechanisms governing germline development, including both intrinsic and extrinsic regulatory programs.