Abstract Single nucleotide polymorphisms (SNPs) and small insertions/deletions (2-50bp) in genomic regulatory regions may impact function, and although widespread, they are largely unexplored in livestock. Here leveraging >500 epigenomic datasets from pigs, cattle, sheep, and chickens, 8-39 million variants were identified with candidate functional confidence. Using our Functional Confidence scoring system, these candidate functional variants were further ranked as High, Moderate, Low, Minimal, or Possible functional confidence by scoring for likelihood of disrupting transcription factor (TF)-chromatin binding based on their presence in eight genomic regulatory features. Predictive reliability analysis of estimated breeding values (EBVs) based on High/Moderate Confidence variants from pig shows a 23∼46% increase in reliability compared to EBVs based on general SNPs, illustrating the versatility of Functional Confidence scoring system for identifying potential functional variants in livestock. Therefore, we developed the Integrated Functional Mutation (IFmut) platform and embed the Functional Confidence scoring system for users to effortlessly navigate through epigenomic data or pinpoint specific genomic features/regions, uncover potential function of new variants or previously identified ones. Our work offers the scientific community a powerful and flexible tool, tailor-made for delving deep into variant function, setting a new benchmark in livestock research and breeding strategies.

Oxidative stress induced by fluoride (F) is associated with fluorosis formation, but the underlying molecular mechanism remains unclear. In this study, Melatonin pretreatment suppressed F-induced hepatocyte injury in HepG2 cells. Melatonin increases the activity of superoxide dismutase (SOD2) by enhancing sirtuin 3 (SIRT3)-mediated deacetylation and promotes SOD2 gene expression via SIRT3-regulated DNA-binding activity of forkhead box O3 (FoxO3a), indicating that melatonin markedly enhanced mROS scavenging in F-exposed HepG2 cells. Notably, melatonin activated the peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1α (PGC-1α). PGC-1α interacted with the estrogen-related receptor alpha (ERRα) bound to the SIRT3 promoter, where it functions as a transcription factor to regulate SIRT3 expression. Furthermore, daily injection of melatonin for 30 days inhibited F-induced oxidative stress in mice liver, leading to improvement of liver function. Mechanistic study revealed that the protective effects of melatonin were associated with down-regulation of JNK1/2 phosphorylation in vitro and in vivo. Collectively, our data suggest a novel role of melatonin in preventing F-induced oxidative stress through activation of the SIRT3 pathway.

Abstract In mammals, the transcription of transposable elements (TEs) is important for maintaining early embryonic development. Here, we systematically analyzed the expression characteristics of TE-derived transcripts in early embryos by constructing a database of TEs and transcriptome data from goats and using it to study the function of endogenous retroviruses (ERVs) in regulating early embryo development. We found that ERV1 made up the highest proportion of TE sequences and exhibited a stage-specific expression pattern during early embryonic development. Among ERV elements, ERV1 had the potential to encode the Gag protein domain to form virus-like particles (VLPs) in early goat embryos. Knockdown of ERV1_1_574 significantly reduced the embryo development rate and the number of trophoblast cells ( P < 0.05). Transcriptome sequencing analysis of morula embryos showed that ERV1_1_574 mainly regulated the expression of genes related to embryo compaction and trophoblast cell differentiation, such as CX43 and CDX2. In summary, we found that ERV1 expression was essential for early embryonic development in goats through regulation of trophoblast cell differentiation.

While axon regeneration is a key determinant of functional recovery of the nervous system after injury, it is often poor in the mature nervous system. Influx of extracellular calcium (Ca2+) is one of the first phenomena that occur following axonal injury, and calcium/calmodulin-dependent protein kinase (CaMKII),a target protein for calcium ions,regulates the status of cytoskeletal proteins such as F-actin. Herein, we found that peripheral axotomy activates CaMKII in dorsal root ganglion (DRG) sensory neurons, and inhibition of CaMKII impairs axon growth in both the peripheral and central nervous systems (PNS and CNS, respectively). Most importantly, we also found that activation of CaMKII promotes PNS and CNS axon growth, and regulatory effects of CaMKII on axon growth occur via affecting the length of the F-actin. Thus, we believe our findings provide clear evidence that CaMKII is a critical modulator of mammalian axon regeneration.

Objectives This study aims to identify risk factors for acute kidney injury (AKI) in patients with ureterolithiasis and to develop a predictive model for early AKI detection in this population.

Abstract With the rapid developments in sequencing technologies, individuals now have unprecedented access to their genomic data. However, existing data management systems or protocols are inadequate for protecting privacy, limiting individuals’ control over their genomic information, hindering data sharing, and posing a challenge for biomedical research. To fill the gap, an owner-governed system that fulfills owner authority, lifecycle data encryption, and verifiability at the same time is prompted. In this paper, we realized Governome, an owner-governed data management system designed to empower individuals with absolute control over their genomic data during data sharing. Governome uses a blockchain to manage all transactions and permissions, enabling data owners with dynamic permission management and to be fully informed about every data usage. It uses homomorphic encryption and zero-knowledge proofs to enable genomic data storage and computation in an encrypted and verifiable form for its whole lifecycle. Governome supports genomic analysis tasks, including individual variant query, cohort study, GWAS analysis, and forensics. Query of a variant’s genotype distribution among 2,504 1kGP individuals in Governome can be efficiently completed in under 18 hours on an ordinary server. Governome is an open-source project available at https://github.com/HKU-BAL/Governome .