Abstract Background Bamboo is one of the most important nontimber forestry products worldwide. However, a chromosome-level reference genome is lacking, and an evolutionary view of alternative splicing (AS) in bamboo remains unclear despite emerging omics data and improved technologies. Results Here, we provide a chromosome-level de novo genome assembly of moso bamboo (Phyllostachys edulis) using additional abundance sequencing data and a Hi-C scaffolding strategy. The significantly improved genome is a scaffold N50 of 79.90 Mb, approximately 243 times longer than the previous version. A total of 51,074 high-quality protein-coding loci with intact structures were identified using single-molecule real-time sequencing and manual verification. Moreover, we provide a comprehensive AS profile based on the identification of 266,711 unique AS events in 25,225 AS genes by large-scale transcriptomic sequencing of 26 representative bamboo tissues using both the Illumina and Pacific Biosciences sequencing platforms. Through comparisons with orthologous genes in related plant species, we observed that the AS genes are concentrated among more conserved genes that tend to accumulate higher transcript levels and share less tissue specificity. Furthermore, gene family expansion, abundant AS, and positive selection were identified in crucial genes involved in the lignin biosynthetic pathway of moso bamboo. Conclusions These fundamental studies provide useful information for future in-depth analyses of comparative genome and AS features. Additionally, our results highlight a global perspective of AS during evolution and diversification in bamboo.

Male infertility is a worldwide population health concern. Asthenoteratozoospermia is a common cause of male infertility, but its etiology remains incompletely understood. No evidence indicates the relevance of CFAP52 mutations to human male infertility. Our whole-exome sequencing identified compound heterozygous mutations in CFAP52 recessively cosegregating with male infertility status in a non-consanguineous Chinese family. Spermatozoa of CFAP52-mutant patient mainly exhibited abnormal head-tail connection and deformed flagella. Cfap52-knockout mice resembled the human infertile phenotype, showing a mixed acephalic spermatozoa syndrome (ASS) and multiple morphological abnormalities of the sperm flagella (MMAF) phenotype. The ultrastructural analyses further revealed a failure of connecting piece formation and a serious disorder of ‘9+2’ axoneme structure. CFAP52 interacts with a head-tail coupling regulator SPATA6 and is essential for its stability. Expression of microtubule inner proteins and radial spoke proteins were reduced after the CFAP52 deficiency. Moreover, CFAP52-associated male infertility in humans and mice could be overcome by ICSI. The study reveals a prominent role for CFAP52 in sperm development, suggesting that CFAP52 might be a novel diagnostic target for male infertility with defects of sperm head-tail connection and flagella development.

Background: Prostate cancer is one of the most common types of cancer in the US, and it has a high mortality rate. Diabetes mellitus is also a dangerous health condition. While some studies have examined the relationship between diabetes mellitus and the risk of prostate cancer, there is still some debate on the matter. This study aims to carefully assess the relationship between prostate cancer and diabetes from both real-world and genetic-level data. Methods: This meta-analysis was conducted following the PRISMA 2020 reporting guidelines. The study searched three databases including Medline, Embase and Cochrane. The studies about the incidence risk of prostate cancer with diabetes mellitus were included and used to evaluate the association. The odds ratio (OR), risk ratio (RR) and 95% confidence intervals (95% CI) were estimated using Random Effects models and Fixed Effects models. Mendelian randomization study using genetic variants was also conducted. Results: A total of 72 articles were included in this study. The results showed that risk of prostate cancer decreased in diabetes patients. And the influence was different in different regions. This study also estimated the impact of body mass index (BMI) in the diabetes populations and found that the risk decreased in higher BMI populations. The MR analysis found that diabetes mellitus exposure reduced the risk of prostate cancer in the European population and Asia populations. Conclusions The diabetes mellitus has a protective effect on prostate cancer. And the influence of obesity in diabetes mellitus plays an important role in this effect.

Meiosis is a specialized cell division process that generates gametes for sexual reproduction. However, the factors and underlying mechanisms involving meiotic progression remain largely unknown, especially in humans. Here, it is first showed that HSF5 is associated with human spermatogenesis. Patients with a pathogenic variant of HSF5 are completely infertile. Testicular histologic findings in the patients reveal rare postmeiotic germ cells resulting from meiotic prophase I arrest. Hsf5 knockout (KO) mice confirms that the loss of HSF5 causes defects in meiotic recombination, crossover formation, sex chromosome synapsis, and sex chromosome inactivation (MSCI), which may contribute to spermatocyte arrest at the late pachytene stage. Importantly, spermatogenic arrest can be rescued by compensatory HSF5 adeno-associated virus injection into KO mouse testes. Mechanistically, integrated analysis of RNA sequencing and chromatin immunoprecipitation sequencing data revealed that HSF5 predominantly binds to promoters of key genes involved in crossover formation (e.g., HFM1, MSH5 and MLH3), synapsis (e.g., SYCP1, SYCP2 and SYCE3), recombination (TEX15), and MSCI (MDC1) and further regulates their transcription during meiotic progression. Taken together, the study demonstrates that HSF5 modulates the transcriptome to ensure meiotic progression in humans and mice. These findings will aid in genetic diagnosis of and potential treatments for male infertility.

Abstract IQ motif-containing proteins can be recognized by calmodulin (CaM) and are essential for many biological processes. However, the role of IQ motif-containing proteins in spermatogenesis is largely unknown. In this study, we identified a loss-of-function mutation in the novel gene IQ motif-containing H ( IQCH ) in a Chinese family with male infertility, characterized by a cracked flagellar axoneme and abnormal mitochondrial structure. To verify the function of IQCH, Iqch -knockout mice were generated by CRISPR-Cas9 technology which reproduced the human phenotypes. Mechanistically, IQCH can bind to CaM and then regulate the expression of RNA-binding proteins (especially HNRPAB), which are indispensable for spermatogenesis. Collectively, this study firstly unveiled the function of IQCH, expanded the role of IQ motif-containing proteins in reproductive processes, and provided important guidance for genetic counseling and gene diagnosis for male infertility.

Abstract Axonemal protein complexes, including the outer and inner dynein arms (ODA/IDA), are highly ordered structures of the sperm flagella that drive sperm motility. Deficiencies in several axonemal proteins have been associated with male infertility, which is characterized by asthenozoospermia or asthenoteratozoospermia. Dynein axonemal heavy chain 3 (DNAH3) resides in the IDA and is highly expressed in the testis. However, the relationship between DNAH3 and male infertility is still unclear. Herein, we identified biallelic variants of DNAH3 in four unrelated Han Chinese infertile men with asthenoteratozoospermia through whole-exome sequencing (WES). These variants contributed to deficient DNAH3 expression in the patients’ sperm flagella. Importantly, the patients represented the anomalous sperm flagellar morphology, and the flagellar ultrastructure was severely disrupted. Intriguingly, Dnah3 knockout (KO) male mice were also infertile, especially showing the severe reduction in sperm movement with the abnormal IDA and mitochondrion structure. Mechanically, nonfunctional DNAH3 expression resulted in decreased expression of IDA-associated proteins in the spermatozoa flagella of patients and KO mice, including DNAH1, DNAH6, and DNALI1, the deletion of which has been involved in disruption of sperm motility. Moreover, the infertility of patients with DNAH3 variants and Dnah3 KO mice could be rescued by intracytoplasmic sperm injection (ICSI) treatment. Our findings indicated that DNAH3 is a novel pathogenic gene for asthenoteratozoospermia and may further contribute to the diagnosis, genetic counseling, and prognosis of male infertility.

Abstract Effective cancer immunotherapy hinges on the precise recognition of neoantigens, presented as binary complexes with major histocompatibility complex (MHC) molecules, by T cell receptors (TCR). The development of immunogenic peptide predictors and generators plays a central role in personalizing immunotherapies while reducing experimental costs. However, the current methods often fall short in leveraging structural data efficiently and providing comprehensive guidance for neoantigen selection. To address these limitations, we introduce NEOM, a novel neoantigen maturation framework encompassing five distinct modules: “policy”, “structure”, “evaluation”, “selection” and “filter”. This framework is designed to enhance precision, interpretability, customizability and cost-effectiveness in neoantigen screening. We evaluated NEOM using a set of random synthetic peptides, followed by available clinically-derived peptides. NEOM achieved higher performance on generated peptide quality compared to other baseline models. Using established predictors for filtering revealed a substantial number of peptides with immunogenic potential. Subsequently, a more rigorous binding affinity evaluation using free energy perturbation methods identified 6 out of 38 candidates showing superior binding characteristics. MHC tetramer peptide exchange assays and flow cytometry experiments further validate five of them. These results demonstrate that NEOM not only excels in identifying diverse peptides with enhanced binding stability and affinity for MHC molecules but also augments their immunogenic potential, showcasing its utility in advancing personalized immunotherapies.

Axonemal protein complexes, including the outer and inner dynein arms (ODA/IDA), are highly ordered structures of the sperm flagella that drive sperm motility. Deficiencies in several axonemal proteins have been associated with male infertility, which is characterized by asthenozoospermia or asthenoteratozoospermia. Dynein axonemal heavy chain 3 (DNAH3) resides in the IDA and is highly expressed in the testis. However, the relationship between DNAH3 and male infertility is still unclear. Herein, we identified biallelic variants of DNAH3 in four unrelated Han Chinese infertile men with asthenoteratozoospermia through whole-exome sequencing (WES). These variants contributed to deficient DNAH3 expression in the patients’ sperm flagella. Importantly, the patients represented the anomalous sperm flagellar morphology, and the flagellar ultrastructure was severely disrupted. Intriguingly, Dnah3 knockout (KO) male mice were also infertile, especially showing the severe reduction in sperm movement with the abnormal IDA and mitochondrion structure. Mechanically, nonfunctional DNAH3 expression resulted in decreased expression of IDA-associated proteins in the spermatozoa flagella of patients and KO mice, including DNAH1, DNAH6, and DNALI1, the deletion of which has been involved in disruption of sperm motility. Moreover, the infertility of patients with DNAH3 variants and Dnah3 KO mice could be rescued by intracytoplasmic sperm injection (ICSI) treatment. Our findings indicated that DNAH3 is a novel pathogenic gene for asthenoteratozoospermia and may further contribute to the diagnosis, genetic counseling, and prognosis of male infertility.

Exosomes, as pivotal entities within the tumor microenvironment, orchestrate intercellular communication through the transfer of diverse molecules, among which non-coding RNAs (ncRNAs) such as miRNAs, lncRNAs, and circRNAs play a crucial role. These ncRNAs, endowed with regulatory functions, are selectively incorporated into exosomes. Emerging evidence underscores the significance of exosomal ncRNAs in modulating key oncogenic processes in thyroid cancer (TC), including proliferation, metastasis, epithelial-mesenchymal transition (EMT), angiogenesis, and immunoediting. The unique composition of exosomes shields their cargo from enzymatic and chemical degradation, ensuring their integrity and facilitating their specific expression in plasma. This positions exosomal ncRNAs as promising candidates for novel diagnostic and prognostic biomarkers in TC. Moreover, the potential of exosomes in the therapeutic landscape of TC is increasingly recognized. This review aims to elucidate the intricate relationship between exosomal ncRNAs and TC, fostering a deeper comprehension of their mechanistic involvement. By doing so, it endeavors to propel forward the exploration of exosomal ncRNAs in TC, ultimately paving the way for innovative diagnostic and therapeutic strategies predicated on exosomes and their ncRNA content.