Abstract The Open Quantum Materials Database (OQMD) is a high-throughput database currently consisting of nearly 300,000 density functional theory (DFT) total energy calculations of compounds from the Inorganic Crystal Structure Database (ICSD) and decorations of commonly occurring crystal structures. To maximise the impact of these data, the entire database is being made available, without restrictions, at www.oqmd.org/download . In this paper, we outline the structure and contents of the database, and then use it to evaluate the accuracy of the calculations therein by comparing DFT predictions with experimental measurements for the stability of all elemental ground-state structures and 1,670 experimental formation energies of compounds. This represents the largest comparison between DFT and experimental formation energies to date. The apparent mean absolute error between experimental measurements and our calculations is 0.096 eV/atom. In order to estimate how much error to attribute to the DFT calculations, we also examine deviation between different experimental measurements themselves where multiple sources are available, and find a surprisingly large mean absolute error of 0.082 eV/atom. Hence, we suggest that a significant fraction of the error between DFT and experimental formation energies may be attributed to experimental uncertainties. Finally, we evaluate the stability of compounds in the OQMD (including compounds obtained from the ICSD as well as hypothetical structures), which allows us to predict the existence of ~3,200 new compounds that have not been experimentally characterised and uncover trends in material discovery, based on historical data available within the ICSD.

The amylase gene (AMY), which codes for a starch-digesting enzyme in animals, underwent several gene copy number gains in humans, dogs, and mice, presumably along with increased starch consumption during the evolution of these species. Here we present evidence for additional AMY copy number expansions in several mammalian species, most of which also consume starch-rich diets. We also show that these independent AMY copy number gains are often accompanied by a gain in enzymatic activity of amylase in saliva. We used multi-species coalescent modeling to provide further evidence that these recurrent AMY gene copy number expansions were adaptive. Our findings underscore the overall importance of gene copy number amplification as a flexible and fast adaptive mechanism in evolution that can independently occur in different branches of the phylogeny.

Sialic acids (Sia) are the primary receptors for influenza viruses, and are widely displayed on cell surfaces and in secreted mucus. Sia may be present in variant forms that include O -acetyl modifications at C4, C7, C8, and C9 positions, and N-acetyl or N-glycolyl at C5. They can also vary in their linkages, including a2-3 or a2-6-linkages. Here, we analyzed the distribution of modified Sia in cells and tissues of wild-type mice, or in mice lacking cytidine 5'-monophosphate-N-acetylneuraminic acid hydroxylase (CMAH) enzyme that synthesizes N-glycolyl modifications (Neu5Gc). We also examined the variation of Sia forms on erythrocytes and saliva from different animals. To determine the effect of Sia modifications on influenza A virus (IAV) infection, we tested for effects on hemagglutinin (HA) binding and neuraminidase (NA) cleavage. We confirmed that 9- O -acetyl, 7,9- O -acetyl, 4- O -acetyl, and Neu5Gc modifications are widely but variably expressed in mouse tissues, with the highest levels detected in the respiratory and gastrointestinal tracts. Secreted mucins in saliva and surface proteins of erythrocytes showed a great degree of variability in display of modified Sia between different species. IAV HA from different virus strains showed consistently reduced binding to both Neu5Gc and O-acetyl modified Sia; however, while IAV NA were inhibited by Neu5Gc and O -acetyl modifications, there was significant variability between NA types. The modifications of Sia in mucus may therefore have potent effects on the functions of IAV, and may affect both pathogens and the normal flora of different mucosal sites.

Salivary proteins facilitate food perception and digestion, maintain the integrity of the mineralized tooth and oral epithelial surfaces, and shield the oro-digestive tract from environmental hazards and invading pathogens. Saliva, as one of the easiest to collect body fluids, also serves in diagnostic applications, with its proteins providing a window to body health. However, despite the availability of the human saliva proteome, the origins of individual proteins remain unclear. To bridge this gap, we analyzed the transcriptomes of 27 tissue samples derived from the three major types of human adult and fetal salivary glands and integrated these data with the saliva proteome and the proteomes and transcriptomes of 28+ other human organs, with tissue expression confirmed by 3D microscopy. Using these tools, we have linked saliva proteins to their source for the first time, an outcome with significant implications for basic research and diagnostic applications. Furthermore, our study represents the first comparative transcriptomic analysis of human adult and fetal exocrine organs, providing evidence that functional specialization occurs late in salivary gland development, and is driven mainly by the transcription of genes encoding secreted saliva proteins. Moreover, we found that dosage of abundant saliva proteins secreted by the salivary glands is primarily regulated at the transcriptional level, and that secreted proteins can be synthesized by distinct subsets of serous acinar cells, revealing hitherto unrecognized heterogeneity in the acinar cell lineage. Our results reveal the functional underpinnings of these secretory organs, paving the way for future investigations into saliva biology and pathology.

Abstract Genes within the secretory calcium-binding phosphoprotein (SCPP) family evolved in conjunction with major evolutionary milestones: the formation of a calcified skeleton in vertebrates, the emergence of tooth enamel in fish, and the introduction of lactation in mammals. The SCPP gene family also contains genes expressed primarily and abundantly in human saliva. Here, we explored the evolution of the saliva-related SCPP genes by harnessing currently available genomic and transcriptomic resources. Our findings provide insights into the expansion and diversification of SCPP genes, notably identifying previously undocumented convergent gene duplications. In primate genomes, we found additional duplication and diversification events that affected genes coding for proteins secreted in saliva. These saliva-related SCPP genes exhibit signatures of positive selection in the primate lineage while the other genes in the same locus remain conserved. We found that regulatory shifts and gene turnover events facilitated the accelerated gain of salivary expression. Collectively, our results position the SCPP gene family as a hotbed of evolutionary innovation, suggesting the potential role of dietary and pathogenic pressures in the adaptive diversification of the saliva composition in primates, including humans.