Xiaowen Sun and colleagues report the whole-genome sequencing of the common carp, Cyprinus carpio. They also resequenced 33 representative accessions from a worldwide collection and provide insights into population structure and evolution. The common carp, Cyprinus carpio, is one of the most important cyprinid species and globally accounts for 10% of freshwater aquaculture production. Here we present a draft genome of domesticated C. carpio (strain Songpu), whose current assembly contains 52,610 protein-coding genes and approximately 92.3% coverage of its paleotetraploidized genome (2n = 100). The latest round of whole-genome duplication has been estimated to have occurred approximately 8.2 million years ago. Genome resequencing of 33 representative individuals from worldwide populations demonstrates a single origin for C. carpio in 2 subspecies (C. carpio Haematopterus and C. carpio carpio). Integrative genomic and transcriptomic analyses were used to identify loci potentially associated with traits including scaling patterns and skin color. In combination with the high-resolution genetic map, the draft genome paves the way for better molecular studies and improved genome-assisted breeding of C. carpio and other closely related species.

Abstract This study shows that the long non-coding RNA RGMB-AS1 is upregulated in the blood and pulmonary vascular cells of PAH patient and that it regulates BMPR2 signaling. Inhibiting RGMB-AS1 increases BMPR2 signaling and improves pulmonary vascular cell function.

ABSTRACT Colorectal carcinomas (CRCs) which have lost DNA mismatch repair display hypermutability evident in a molecular phenotype called microsatellite instability (MSI) . These mismatch repair deficient tumors are thought to lack widespread genomic instability features, such as copy number changes and rearrangements. To identify MSI for clinical diagnosis, current molecular testing looks for changes in mononucleotide or dinucleotide repeats. However, microsatellites have other types of sequence tandem repeats such as tri- and tetranucleotide motifs. These additional classes of microsatellites are generally not examined for MSI but are known to be unstable in a phenotype known as elevated microsatellite alterations at selected tetranucleotide repeats, or EMAST . We developed a sequencing approach that provides ultra-high coverage (>2500X) of microsatellite targets and cancer genes for profiling genomic instability. We assessed the diverse repeat motifs across 200 microsatellites. Our approach provides highly sensitive detection of MSI with high specificity, evaluates copy number alterations with high accuracy, delineates chromosomal instability (CIN) classification and deconvolutes subclonal architecture. By examining both MSI and CIN, we discovered mutations and copy number alterations that defined mixed genomic instability states of CIN and MSI, which are normally considered exclusive. An increase in copy number of chromosome arm 8q was prevalent among MSI tumors. Moreover, we identified an inter-chromosomal translocation event from a CRC with co-occurrence of MSI. Subclonal analysis demonstrated that mutations which are typically considered to be exclusive in MSI, shows mutual occurrence in MSI tumors with more sensitive characterization. Our approach revealed that MSH3 mutations are a potential source of mixed genomic instability features. Overall, our study demonstrates that some colorectal cancers have features of both microsatellite and chromosomal instability. This result may have implications for immunotherapy treatment.

ABSTRACT Recent evidence suggests that dysbiosis, an imbalance of microbiota, is associated with increased risk of colorectal cancer. Diverse microbial organisms are physically associated with the cells found in tumor biopsies. Characterizing this mucosa-associated microbiome through genome sequencing has advantages compared to culture-based profiling. However, there are notable challenges in accurately characterizing the features of tumor microbiomes with methods like transcriptome sequencing. Most sequence reads originate from the host. Moreover, there is a high likelihood of bacterial contaminants being introduced. Another major challenge is the microbiome diversity among different studies. Colorectal tumors demonstrate a significant extent of microbiome variation among individuals from different geographic and ethnic origins. To address these challenges, we identified a consensus microbiome for colorectal cancer through analyzing 924 tumors from eight independent RNA-Seq data sets. A standardized meta-transcriptomic analysis pipeline was established and applied to the complete CRC cohort. Common contaminants were filtered out. Our study involved taxonomic investigation of non-human sequences, linked microbial signatures to phenotypes and the association of microbiome with tumor microenvironment components. Microbiome profiles across different CRC cohorts were compared, and recurrently altered microbial shifts specific to CRC were determined. We identified cancer-specific set of 114 microbial species associated with tumors that were found among all investigated studies. Validating our approach, we found that Fusobacterium nucleatum was one of the most enriched bacterial species in CRC. Firmicutes, Bacteroidetes, Proteobacteria, and Actinobacteria were among the four most abundant phyla for CRC microbiome. Signficant associations between the consensus species and specific immune cell types were noted. Our results are available as a web data resource for other researchers to explore ( https://crc-microbiome.stanford.edu ).

ELK3 is upregulated in blood and pulmonary vascular cells of PAH patients and may play a significant role in PAH potentially through modulating BMPR2 signaling.

Abstract The laboratory rat emerges as a useful tool for studying the interaction between the host and its microbiome. To advance principles relevant to the human microbiome, we systematically investigated and defined a multi-tissue full lifespan microbial biogeography for healthy Fischer 344 rats. Microbial community profiling data was extracted and integrated with host transcriptomic data from the Sequencing Quality Control (SEQC) consortium. Unsupervised machine learning, Spearman’s correlation, taxonomic diversity, and abundance analyses were performed to determine and characterize the rat microbial biogeography and the identification of four inter-tissue microbial heterogeneity patterns (P1-P4). The 11 body habitats harbor a greater diversity of microbes than previously suspected. Lactic acid bacteria (LAB) abundances progressively declined in lungs from breastfeed newborn to adolescence/adult and was below detectable levels in elderly rats. LAB’s presence and levels in lungs were further evaluated by PCR in the two validation datasets. The lung, testes, thymus, kidney, adrenal, and muscle niches were found to have age-dependent alterations in microbial abundance. P1 is dominated by lung samples. P2 contains the largest sample size and is enriched for environmental species. Liver and muscle samples were mostly classified into P3. Archaea species were exclusively enriched in P4. The 357 pattern-specific microbial signatures were positively correlated with host genes in cell migration and proliferation (P1), DNA damage repair and synaptic transmissions (P2), as well as DNA transcription and cell cycle in P3. Our study established a link between metabolic properties of LAB with lung microbiota maturation and development. Breastfeeding and environmental exposure influence microbiome composition and host health and longevity. The inferred rat microbial biogeography and pattern-specific microbial signatures would be useful for microbiome therapeutic approaches to human health and good quality of life. Graphical Abstract

Abstract Bone morphogenic protein receptor 2 (BMPR2) expression and signaling are impaired in pulmonary arterial hypertension (PAH). How BMPR2 signaling is decreased in PAH is poorly understood. Protein tyrosine phosphatases (PTPs) play important roles in vascular remodeling in PAH. To identify whether PTPs modify BMPR2 signaling we used a siRNA-mediated high throughput screening of 22,124 murine genes in mouse myoblastoma reporter cells using ID1 expression as read-out for BMPR2 signaling. We further experimentally validated the top hit, PTPN1 (PTP1B), in human healthy pulmonary arterial endothelial cells (PAECs) either silenced by siRNA or exposed to hypoxia and confirmed its relevance to PAH by measuring PTPN1 levels in blood and PAECs collected from PAH patients. We identified PTPN1 as a novel regulator of BMPR2 signaling in PAECs, which is downregulated in the blood of PAH patients and documented that downregulation of PTPN1 is linked to endothelial dysfunction in PAECs. These findings point to a potential involvement for PTPN1 in PAH and will aid in our understanding of the molecular mechanisms involved in the disease.

Alternative splicing is an important cellular process in eukaryotes, altering pre-mRNA to yield multiple protein isoforms from a single gene. However, our understanding of the impact of alternative splicing events on protein structures is currently constrained by a lack of sufficient protein structural data. To address this limitation, we employed AlphaFold 2, a cutting-edge protein structure prediction tool, to conduct a comprehensive analysis of alternative splicing for approximately 3,000 human genes, providing valuable insights into its impact on the protein structural. Our investigation employed state of the art high-performance computing infrastructure to systematically characterize structural features in alternatively spliced regions and identified changes in protein structure following alternative splicing events. Notably, we found that alternative splicing tends to alter the structure of residues primarily located in coils and beta-sheets. Our research highlighted a significant enrichment of loops and highly exposed residues within human alternatively spliced regions. Specifically, our examination of the Septin-9 protein revealed potential associations between loops and alternative splicing, providing insights into its evolutionary role. Furthermore, our analysis uncovered two missense mutations in the Tau protein that could influence alternative splicing, potentially contributing to the pathogenesis of Alzheimer's disease. In summary, our work, through a thorough statistical analysis of extensive protein structural data, sheds new light on the intricate relationship between alternative splicing, evolution, and human disease.