Abstract Pseudouridine (Ψ) is an abundant post-transcriptional RNA modification in ncRNA and mRNA. However, transcriptome-wide measurement of individual Ψ sites remains unaddressed. Here, we develop “PRAISE”, via selective chemical labeling of Ψ by bisulfite to induce nucleotide deletion signature during reverse transcription, to realize quantitative assessment of the Ψ landscape in the human transcriptome. Unlike traditional RNA/DNA bisulfite treatment, our approach is based on quaternary base mapping and revealed a ~10% median modification level for 2,714 confident Ψ sites in HEK293T cells. By perturbing pseudouridine synthases, we obtained differential mRNA targets of PUS1, PUS7 and TRUB1, with TRUB1 mRNA targets showing the highest modification stoichiometry. In addition, we identified and quantified known and novel Ψ sites in mitochondrial mRNA, catalyzed by a mitochondria-localized isoform of PUS1. Collectively, we provide a sensitive and convenient method to measure transcriptome-wide Ψ; we envision this quantitative approach would facilitate emerging efforts to elucidate the function and mechanism of mRNA pseudouridylation.

SUMMARY Gene expression can be post-transcriptionally regulated via dynamic and reversible RNA modifications. N 1 -methyladenosine (m 1 A) is a recently identified mRNA modification; however, little is known about its precise location, regulation and function. Here, we develop a base-resolution m 1 A profiling method, based on m 1 A-induced misincorporation during reverse transcription, and report distinct classes of m 1 A methylome in the human transcriptome. m 1 A in 5’-UTR, particularly those at the first nucleotide of mRNA, associate with increased translation efficiency. A different subset of m 1 A exhibit a GUUCRA tRNA-like motif, are evenly distributed in the transcriptome and are dependent on the methyltransferase TRMT6/61A. Additionally, we show for the first time that m 1 A is prevalent in the mitochondrial-encoded transcripts. Manipulation of m 1 A level via TRMT61B, a mitochondria-localizing m 1 A methyltransferase, demonstrates that m 1 A in mitochondrial mRNA interferes with translation. Collectively, our approaches reveal distinct classes of m 1 A methylome and provide a resource for functional studies of m 1 A-mediated epitranscriptomic regulation.

Abstract Epigenetic and transcriptional changes are critical for metastasis, the major cause of cancer-related deaths. Metastatic tumor cells escape immune surveillance more efficiently than tumor cells in the primary sites, but the mechanisms controlling their immune evasion are poorly understood. We found that distal metastases are more immune inert with increased M2 macrophages compared to their matched primary tumors. Acetyl-lysine reader CECR2 is an epigenetic regulator upregulated in metastases and positively associated with M2 macrophages. CECR2 specifically promotes breast cancer metastasis in multiple mouse models, with more profound effect in the immunocompetent setting. Mechanistically, NF-κB family member RELA recruits CECR2 to activate CSF1 and CXCL1 , which are critical for macrophage-mediated immunosuppression at the metastatic sites. Furthermore, pharmacological inhibition of CECR2 bromodomain impedes NF-κB-mediated immune suppression by macrophages and inhibits breast cancer metastasis. These results reveal novel therapeutic strategies to treat metastatic breast cancer. Statement of Significance Comparison of matched primary breast tumors and distal metastases show that metastases are more immune inert with increased tumor promoting macrophages. Depletion or pharmacological inhibition of CECR2 inhibits breast cancer metastasis by suppressing macrophage inflammatory responses, nominating CECR2 as a promising therapeutic target for cancer metastasis.

Abstract N 6 -methyladenosine (m 6 A) and its regulatory components play critical roles in various developmental processes in mammals( 1-5 ). However, the landscape and function of m 6 A in the maternal-to-zygotic transition (MZT) remain unclear due to limited materials. Here, by developing an ultralow-input MeRIP-seq method, we revealed the dynamics of the m 6 A RNA methylome during the MZT process in mice. We found that more than 1/3 maternal decay and 2/3 zygotic mRNAs were modified by m 6 A. Moreover, m 6 As are highly enriched in the RNA of transposable elements MTA and MERVL, which are highly expressed in oocytes and 2-cell embryos, respectively. Notably, maternal depletion of Kiaa1429 , a component of the m 6 A methyltransferase complex, leads to a reduced abundance of m 6 A-marked maternal RNAs, including both genes and MTA, in GV oocytes, indicating m 6 A-dependent regulation of RNA stability in oocytes. Interestingly, when the writers were depleted, some m 6 A-marked 2-cell specific RNAs, including Zscan4 and MERVL, appeared normal at the 2-cell stage but failed to be decayed at later stages, suggesting that m 6 A regulates the clearance of these transcripts. Together, our study uncovered that m 6 As function in context-specific manners during MZT, which ensures the transcriptome stability of oocytes and regulates the stage specificity of zygotic transcripts after fertilization. One Sentence Summary m 6 A RNA methylation stabilizes the maternal RNAs in mouse oocytes and degrades the 2-cell specific RNAs in the cleavage-stage embryos.

Abstract Carbon and nitrogen are the two most abundant nutrients in all living things, and their metabolism maintains normal plant growth. However, the molecular mechanism underlying carbon and nitrogen metabolism remains largely unknown. Here, we found that HSP90.6 is involved in the metabolism of carbon and nitrogen. We performed gene cloning and functional characterization of a maize EMS mutant ehsp90.6 , whose kernels were small. HSP90.6 encodes heat shock protein 90.6, which has a single-amino acid mutation within its HATPase_c domain. Transcriptome profiling showed that the expression of amino acid biosynthesis- and carbon metabolism-related genes was significantly downregulated in hsp90.6 . HSP90.6 is involved in the 26S proteasome degradation pathway, which affects nitrogen recycling to regulate amino acid synthesis; this occurs by interactions between HSP90.6 and the 26S proteasome subunits RPN6 and PBD2 (PRC2). The loss of HSP90.6 significantly reduced the activity of the 26S proteasome, resulting in the accumulation of ubiquitinated proteins and defects in nitrogen recycling. Moreover, HSP90.6 interacted with the 14-3-3 protein GF14-6 to participate in carbon metabolism. Together, these findings revealed that HSP90.6 regulates nutrient metabolism in maize seeds by affecting 26S proteasome-mediated nitrogen recycling and GF14-6-mediated carbon metabolism. One sentence summary HSP90.6 is involved in nutrient metabolism via 26S proteasome-mediated protein degradation to promote nitrogen recycling and GF14-6 protein-mediated carbon metabolism. The author responsible for the distribution of materials integral to the findings presented in this article in accordance with the policy described in the Instructions for Authors ( https://academic.oup.com/plcell/pages/General-Instructions ) is Weibin Song ( songwb@cau.edu.cn ). Highlights HATPase_c is necessary for HSP90.6 to regulate maize kernel development. HSP90.6 is involved in nitrogen recycling via the 26S proteasome degradation pathway. HSP90.6 interacts with the 14-3-3 protein GF14-6 to affect carbon metabolism. IN A NUTSHELL Background Seeds are the main harvested organs of maize. Understanding the regulatory mechanism of grain filling is helpful to cultivate high-quality and high-yield maize. In the past few years, the regulatory network of grain filling has been explored through multiple means, including transcriptomic, proteomic and functional genomic techniques. Many genes that control grain filling through different mechanisms have been cloned, such as CTLP1 (Choline Transporter-like Protein 1), OS1 ( Opaque Endosperm and Small Germ 1 ), and MN6 ( Miniature Seed6 ). To identify new genes involved in maize grain filling, ethyl methanesulfonate (EMS) was used to induce mutations, and the ehsp90.6 mutant, which exhibited abnormal kernel development, was isolated by bulked segregant analysis RNA sequencing (BSR). Question Why does the single-amino acid mutation of HSP90.6 affect grain size, and how does the loss of HSP90.6 affect grain filling? Findings A single-amino acid mutant ( ehsp90.6 ) and knockout mutant ( hsp90.6 ) were obtained. We found that HSP90-6 was involved in the regulation of maize grain filling. A single-single amino acid mutation in the HATPase_c domain reduced the ATPase activity of HSP90.6, resulting in smaller grains. The functional loss of HSP90.6 resulted in the expression of amino acid biosynthesis- and carbon metabolism-related genes being significantly downregulated in hsp90.6 . We indicated that HSP90.6 is involved in the 26S proteasome degradation pathway, which affects nitrogen recycling to regulate amino acid synthesis by interacting with the 26S proteasome subunits RPN6 and PBD2 (PRC2). Moreover, HSP90.6 was found to interact with the 14-3-3 protein GF14-6 to participate in carbon metabolism. Next steps To further verify that the interaction between HSP90.6 and 26S proteasome subunits and GF14-6 affects grain filling, knockout validation of RPN6, PBD2 (PRC2) and GF14-6 will be performed. In addition, since GF14-6 interacts with the phosphorylated proteins, we will determine the phosphorylation site of HSP90.6. Due to the important role of HSP90 family proteins in plant development, there are other regulatory pathways that need to be explored.

ABSTRACT Acral melanoma, the most common melanoma subtype among non-Caucasian individuals, is associated with poor prognosis. However, its key molecular drivers remain obscure. Here, we performed integrative genomic and clinical profiling of acral melanomas from a cohort of 104 patients treated in North America or China. We found that recurrent, late-arising amplifications of cytoband chr22q11.21 are a leading determinant of inferior survival, strongly associated with metastasis, and linked to downregulation of immunomodulatory genes associated with response to immune checkpoint blockade. Unexpectedly, LZTR1 – a known tumor suppressor in other cancers – is a key candidate oncogene in this cytoband. Silencing of LZTR1 in melanoma cell lines caused apoptotic cell death independent of major hotspot mutations or melanoma subtypes. Conversely, overexpression of LZTR1 in normal human melanocytes initiated processes associated with metastasis, including anchorage-independent growth, formation of spheroids, and increased levels of MAPK and SRC activities. Our results provide new insights into the etiology of acral melanoma and implicate LZTR1 as a key tumor promoter and therapeutic target.

Abstract The ongoing coronavirus disease 2019 (COVID-19) pandemic, caused by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) infection, poses a severe threat to humanity. Rapid and comprehensive analysis of both pathogen and host sequencing data is critical to track infection and inform therapies. In this study, we performed unbiased metatranscriptomic analysis of clinical samples from COVID-19 patients using a newly-developed RNA-seq library construction method (TRACE-seq), which utilizes tagmentation activity of Tn5 on RNA/DNA hybrids. This approach avoids the laborious and time-consuming steps in traditional RNA-seq procedure, and hence is fast, sensitive and convenient. We demonstrated that TRACE-seq allowed integrated characterization of full genome information of SARS-CoV-2, putative pathogens causing coinfection, antibiotic resistance and host response from single throat swabs. We believe that the integrated information will deepen our understanding of pathogenesis and improve diagnostic accuracy for infectious diseases.

Abstract Chia is an annual crop whose seeds have the highest content of α-linolenic acid (ALA) of any plant species. We generated a high-quality assembly of the chia genome using circular consensus sequencing of PacBio. The assembled six chromosomes are composed of 21 contigs and have a total length of 361.7 Mb. Genome annotation revealed a 53.5% repeat content and 35,850 protein-coding genes. Chia shared a common ancestor with Salvia splendens ~6.1 million years ago. Utilizing the reference genome and two transcriptome datasets, we identified candidate fatty acid desaturases responsible for ALA biosynthesis during chia seed development. Because the seed of S. splendens contains significantly lower proportion of ALA but similar total contents of unsaturated fatty acids, we suggest that strong expression of two ShFAD3 genes are critical for the high ALA content of chia seeds. This genome assembly will serve as a valuable resource for breeding, comparative genomics, and functional genomics studies of chia.

Abstract Metastatic breast cancer remains a major cause of cancer related deaths in women and there are few effective therapies against this advanced disease. Emerging evidence suggests that key steps of tumor progression and metastasis are controlled by reversible epigenetic mechanisms. Using an in vivo genetic screen, we identified WDR5 as an actionable epigenetic regulator that is required for metastatic progression in models of triple-negative breast cancer. We found that knockdown of WDR5 in breast cancer cells independently impaired their tumorigenic as well as metastatic capabilities. Mechanistically, WDR5 promotes cell growth by increasing ribosomal gene expression and translation efficiency in a KMT2-independent manner. Consistently, pharmacological inhibition or degradation of WDR5 impedes cellular translation rate and the clonogenic ability of breast cancer cells. Furthermore, combination of WDR5-targeting with mTOR inhibitors leads to potent suppression of translation and proliferation of breast cancer cells. These results reveal novel therapeutic strategies to treat metastatic breast cancer.

Objective To understand the molecular characteristics and genetic variation of hemagglutinin (HA) and neuraminidase (NA) genes of H9N2 subtype avian influenza virus (AIV) in the external environment of Yunnan Province, and to provide evidence for the prevention and control of H9N2 subtype AIV in this area. Results The HA and NA genes of 20 isolates belonged to Y280-like sub-branch. The nucleotide and amino acid homology of HA gene were 88.46%-99.81% and 89.08% -99.61%, respectively. The nucleotide and amino acid homology of NA gene were 88.85%-100% and 90.09%-100%, respectively. The HA protein cleavage site of 20 isolates was PSRSSRGLF, which was consistent with the molecular characteristics of low pathogenic avian influenza virus. The 226 th and 228 th positions of the receptor binding site are all L and G, which have the ability to bind to the mammalian sialic acid α-2,6 sialic acid receptor; HA protein had 7-8 glycosylation sites, and the main variation was the deletion of one site at 218 and the addition of one glycosylation site at 313 and 491. The main antigenic sites were G90E, S/T145D, D/N153G, A/S/F168N/E, T200R, N/D201G/T mutations. The NA protein neck of 20 isolates lacked 3 amino acids (TEI), which had the molecular characteristics of highly pathogenic avian influenza. NA protein had 6-8 glycosylation sites. The main variation was that two isolates increased a new glycosylation site NPTQ at the 2nd position, and one isolate increased a new glycosylation site NTTI at the 67th position. All isolates lost one site at the 402nd position, and some isolates lost at the 83rd and 365th positions. The amino acids at the active site and key site of NA protease were not mutated, and the isolates did not produce resistance to neuraminidase inhibitors. Conclusion The HA and NA genes of H9N2 subtype avian influenza virus in Yunnan Province have evolved continuously, but they still belong to the Y280 branch of the Eurasian lineage. Mutations in key sites may cause increased infectivity and transmission. The monitoring of H9N2 subtype avian influenza virus should be strengthened to prevent it from breaking the interspecies barrier and spreading to humans and lower mammals, so as to prevent the outbreak of H9N2 subtype avian influenza.