The functions of many open reading frames (ORFs) identified in genome-sequencing projects are unknown. New, whole-genome approaches are required to systematically determine their function. A total of 6925 Saccharomyces cerevisiae strains were constructed, by a high-throughput strategy, each with a precise deletion of one of 2026 ORFs (more than one-third of the ORFs in the genome). Of the deleted ORFs, 17 percent were essential for viability in rich medium. The phenotypes of more than 500 deletion strains were assayed in parallel. Of the deletion strains, 40 percent showed quantitative growth defects in either rich or minimal medium.

Progression through the eukaryotic cell cycle is known to be both regulated and accompanied by periodic fluctuation in the expression levels of numerous genes. We report here the genome-wide characterization of mRNA transcript levels during the cell cycle of the budding yeast S. cerevisiae. Cell cycle–dependent periodicity was found for 416 of the 6220 monitored transcripts. More than 25% of the 416 genes were found directly adjacent to other genes in the genome that displayed induction in the same cell cycle phase, suggesting a mechanism for local chromosomal organization in global mRNA regulation. More than 60% of the characterized genes that displayed mRNA fluctuation have already been implicated in cell cycle period-specific biological roles. Because more than 20% of human proteins display significant homology to yeast proteins, these results also link a range of human genes to cell cycle period-specific biological functions.

The completion of the genome sequence for Plasmodium falciparum , the species responsible for most malaria human deaths, has the potential to reveal hundreds of new drug targets and proteins involved in pathogenesis. However, only ∼35% of the genes code for proteins with an identifiable function. The absence of routine genetic tools for studying Plasmodium parasites suggests that this number is unlikely to change quickly if conventional serial methods are used to characterize encoded proteins. Here, we use a high-density oligonucleotide array to generate expression profiles of human and mosquito stages of the malaria parasite's life cycle. Genes with highly correlated levels and temporal patterns of expression were often involved in similar functions or cellular processes.

Antimalarial Drug Candidate Spiroindolones were discovered as promising antimalarial drug candidates through a high-throughput screening approach that should be applicable to a range of neglected infectious diseases. Rottmann et al. (p. 1175 ; see the Perspective by Wells ) present the preclinical profile for an optimized spiroindolone drug candidate, NITD609. They obtained evidence for a decrease in drug sensitivity in strains of the malaria parasite Plasmodium falciparum bearing amino acid mutations in the P-type ATPase, indicating possible mechanisms of action and/or resistance.

Oligonucleotide microarrays were used to map the detailed topography of chromosome replication in the budding yeast Saccharomyces cerevisiae . The times of replication of thousands of sites across the genome were determined by hybridizing replicated and unreplicated DNAs, isolated at different times in S phase, to the microarrays. Origin activations take place continuously throughout S phase but with most firings near mid–S phase. Rates of replication fork movement vary greatly from region to region in the genome. The two ends of each of the 16 chromosomes are highly correlated in their times of replication. This microarray approach is readily applicable to other organisms, including humans.

To investigate the role of post-transcriptional controls in the regulation of protein expression for the malaria parasite, Plasmodium falciparum , we have compared mRNA transcript and protein abundance levels for seven different stages of the parasite life cycle. A moderately high positive relationship between mRNA and protein abundance was observed for these stages; the most common discrepancy was a delay between mRNA and protein accumulation. Potentially post-transcriptionally regulated genes are identified, and families of functionally related genes were observed to share similar patterns of mRNA and protein accumulation.

The growing resistance to current first-line antimalarial drugs represents a major health challenge. To facilitate the discovery of new antimalarials, we have implemented an efficient and robust high-throughput cell-based screen (1,536-well format) based on proliferation of Plasmodium falciparum (Pf) in erythrocytes. From a screen of ≈1.7 million compounds, we identified a diverse collection of ≈6,000 small molecules comprised of >530 distinct scaffolds, all of which show potent antimalarial activity (<1.25 μM). Most known antimalarials were identified in this screen, thus validating our approach. In addition, we identified many novel chemical scaffolds, which likely act through both known and novel pathways. We further show that in some cases the mechanism of action of these antimalarials can be determined by in silico compound activity profiling. This method uses large datasets from unrelated cellular and biochemical screens and the guilt-by-association principle to predict which cellular pathway and/or protein target is being inhibited by select compounds. In addition, the screening method has the potential to provide the malaria community with many new starting points for the development of biological probes and drugs with novel antiparasitic activities.