Genetic variation in the regulation of gene expression contributes substantially to phenotypic variation. Understanding how variation in DNA sequences and epigentic modifications leads to gene expression variation remains a challenging task. In hybrid animals where cellular environments are homogeneous, differences between the expression of paternal and maternal alleles must be due to cis sequence or epigenic differences. Therefore, hybrid mapping is a powerful approach to efficiently identify and characterize genes under regulation through mechanisms in cis. In this study, using reciprocal crosses of the phenotypically divergent Duroc and Lulai pig breeds, we performed a comprehensive multi-omic characterization of regulatory variation across brain, liver, muscle, and placenta in four developmental stages. We produced one of the largest multi-omic datasets to date in pigs, including 16 whole genome sequenced genomes, 48 whole genome bisulfite sequencing, 168 ATAC-Seq and 168 RNA-Seq samples. We developed a novel read count-based method to reliably assess allele-specific methylation, chromatin accessibility, and RNA expression. We showed that tissue specificity was much stronger than developmental stage specificity in all of DNA methylation, chromatin accessibility, and gene expression. We identified 573 genes showing allele specific expression, including those influenced by parent-of-origin as well as allele genotype effects. By integrating methylation, chromatin accessibility, and gene expression data, many of these allele specific expression can be explained by allele specific methylation and/or chromatin accessibility. This study provides one of the most comprehensive characterizations of regulatory variation across multiple tissues and developmental stages in pigs and offers new opportunity of genetic improvement for this important food animal species.

Although overexpression of EZH2, a catalytic subunit of the polycomb repressive complex 2 (PRC2), is an eminent feature of various cancers, the regulation of its abundance and function remains insufficiently understood. We report here that the PRC2 complex is physically associated with ubiquitin-specific protease USP7 in melanoma cells where USP7 acts to deubiquitinate and stabilize EZH2. Interestingly, we found that USP7-catalyzed H2BK120 deubiquitination is a prerequisite for chromatin loading of PRC2 thus H3K27 trimethylation. Genome-wide analysis of the transcriptional targets of the USP7/PRC2 complex identified a cohort of genes including FOXO1 that are involved in cell growth and proliferation. We demonstrated that the USP7/PRC2 complex drives melanoma cell proliferation and tumorigenesis in vitro and in vivo. We showed that the expression of both USP7 and EZH2 elevates during melanoma progression, corresponding to a diminished FOXO1 expression, and the level of the expression of USP7 and EZH2 strongly correlates with histological grades and prognosis of melanoma patients. These results reveal a dual role for USP7 in the regulation of the abundance and function of EZH2, supporting the pursuit of USP7 as a therapeutic target for melanoma.

Immunotherapy based on immune checkpoint genes (ICGs) has recently made significant progress in the treatment of bladder cancer patients, but many patients still cannot benefit from it. In the present study, we aimed to perform a comprehensive analysis of ICGs in bladder cancer tissues with the aim of evaluating patient responsiveness to immunotherapy and prognosis. We scored ICGs in each BLCA patient from TCGA and GEO databases by using ssGSEA and selected genes that were significantly associated with ICGs scores by using the WCGNA algorithm. NMF clustering analysis was performed to identify different bladder cancer molecular subtypes based on the expression of ICGs-related genes. Based on the immune related genes differentially expressed among subgroups, we further constructed a novel stratified model containing nine genes by uni-COX regression, LASSO regression, SVM algorithm and multi-COX regression. The model and the nomogram constructed based on the model can accurately predict the prognosis of bladder cancer patients. Besides, the patients classified based on this model have large differences in sensitivity to immunotherapy and chemotherapy, which can provide a reference for individualized treatment of bladder cancer.

Copy number gain in chromosome 8q21 is considered as the prototype of genetic abnormalities associated with development of breast cancer, yet the oncogenic potential underlying this amplicon in breast carcinogenesis remains to be delineated. We report here that ZNF704, a gene mapped to 8q21, is recurrently amplified in breast cancer. We found that ZNF704 acts as transcription repressor and interacts with the transcription corepressor SIN3A complex. Genome-wide interrogation of the transcriptional targets identifies that the ZNF704/SIN3A complex represses a panel of genes including PER2 that are critically involved in the function of circadian clock. Indeed, ZNF704 overexpression prolongs the period and dampens amplitude of circadian clock. We showed that ZNF704 promotes the proliferation and invasion of breast cancer cells in vitro and accelerates the growth and metastasis of breast cancer in vivo. Consistently, the level of ZNF704 expression is inversely correlated with that of PER2 in breast carcinomas, and high level of ZNF704 correlates with advanced histological grades, lymph node positivity, and poor prognosis of breast cancer patients, especially those with HER2+ and basal-like subtypes.