ABSTRACT Single-cell RNAseq has allowed unprecedented insight into gene expression across different cell populations in normal tissue and disease states. However, almost all studies rely on annotated gene sets to capture gene expression levels and sequencing reads that do not align to known genes are discarded. Here, we discover thousands of long noncoding RNAs (lncRNAs) expressed in human mammary epithelial cells and analyze their expression in individual cells of the normal breast. We show that lncRNA expression alone can discriminate between luminal and basal cell types and define subpopulations of both compartments. Clustering cells based on lncRNA expression identified additional basal subpopulations, compared to clustering based on annotated gene expression, suggesting that lncRNAs can provide an additional layer of information to better distinguish breast cell subpopulations. In contrast, these breast-specific lncRNAs poorly distinguish brain cell populations, highlighting the need to annotate tissue-specific lncRNAs prior to expression analyses. We also identified a panel of 100 breast lncRNAs that could discern breast cancer subtypes better than protein-coding markers. Overall, our results suggest that lncRNAs are an unexplored resource for new biomarker and therapeutic target discovery in the normal breast and breast cancer subtypes.

Abstract Motivation The standard protocol for designing probes used in full chromosome fluorescent labeling experiments does not include repetitive sequences to avoid off-target hybridization. Due to the Y chromosome’s highly repetitive nature, most assembly nowadays still have heavily fragmented and incomplete Y sequences. Among these, the remaining non-repetitive sequences are insufficient to design probes and efficiently perform FISH Oligopaint assays, since they do not cover most regions of the chromosome. Ergo, cytogenetic studies with the Y are sparse, and analysis such as its function throughout the cell cycle and insights into its evolutionary history and relationships with other regions of the genome remain poorly studied. Results In this work, we introduce a new pipeline for designing FISH Oligopaint probes for the Y chromosome of any species of interest. OligoY pipeline uses open-source tools, enriches the amount of contigs assigned to the Y chromosome from the draft assembly, and effectively uses repetitive sequences unique to the target chromosome to design probes. Throughout all of its steps, the pipeline guarantees the user the autonomy to choose parameters, thus maximizing overall efficiency of cytogenetic experiments. After extensive in silico and in situ tests and validations with Drosophila melanogaster , we showed for the first time a pipeline for probe design that significantly increases previous Y chromosome staining with no off-target signal. Availability The pipeline is available at https://github.com/isabela42/OligoY .