Multiple signatures of somatic mutations have been identified in cancer genomes. Exome sequences of 1,001 human cancer cell lines and 577 xenografts revealed most common mutational signatures, indicating past activity of the underlying processes, usually in appropriate cancer types. To investigate ongoing patterns of mutational-signature generation, cell lines were cultured for extended periods and subsequently DNA sequenced. Signatures of discontinued exposures, including tobacco smoke and ultraviolet light, were not generated in vitro. Signatures of normal and defective DNA repair and replication continued to be generated at roughly stable mutation rates. Signatures of APOBEC cytidine deaminase DNA-editing exhibited substantial fluctuations in mutation rate over time with episodic bursts of mutations. The initiating factors for the bursts are unclear, although retrotransposon mobilization may contribute. The examined cell lines constitute a resource of live experimental models of mutational processes, which potentially retain patterns of activity and regulation operative in primary human cancers.

The Tasmanian devil (Sarcophilus harrisii), the largest marsupial carnivore, is endangered due to a transmissible facial cancer spread by direct transfer of living cancer cells through biting. Here we describe the sequencing, assembly, and annotation of the Tasmanian devil genome and whole-genome sequences for two geographically distant subclones of the cancer. Genomic analysis suggests that the cancer first arose from a female Tasmanian devil and that the clone has subsequently genetically diverged during its spread across Tasmania. The devil cancer genome contains more than 17,000 somatic base substitution mutations and bears the imprint of a distinct mutational process. Genotyping of somatic mutations in 104 geographically and temporally distributed Tasmanian devil tumors reveals the pattern of evolution and spread of this parasitic clonal lineage, with evidence of a selective sweep in one geographical area and persistence of parallel lineages in other populations.PaperClip/cms/asset/27564b27-fefa-42e1-bb8f-fa0a65d4d0be/mmc3.mp3Loading ...(mp3, 3.1 MB) Download audio

One Two T T cells develop in the thymus, where they proceed through several developmental stages, losing alternative lineage potential as they progress. The molecular regulation of this developmental process, however, is not fully understood (see the Perspective by Di Santo ). P. Li et al. (p. 85 , published online 10 June), L. Li et al. (p. 89 ), and Ikawa et al. (p. 93 ) now identify expression of the zinc finger transcription factor Bcl11b as the earliest checkpoint in T cell development in mice. Genetic deletion of Bcl11b in developing T cells inhibited commitment to the T cell lineage. Under conditions that should have stimulated T lineage differentiation, Bcl11b -deficient T cell progenitors failed to up-regulate genes associated with lineage-committed T cells and maintained stem cell– and progenitor cell–associated gene expression. In both developing and committed T cells, loss of Bcl11b resulted in the generation of cells that resembled natural killer (NK) cells in both phenotype and function. These NK-like cells could be expanded easily in vitro and possessed antitumor cytotoxicity, but they did not exhibit cytotoxicity against normal cells and were not tumorigenic. Because T cells are much easier to obtain from human patients than NK cells, deletion of Bcl11b in T cells may thus provide a source of easy-to-grow NK cells for cell-based antitumor therapies.

The fundamental transcription factor p53 regulates cellular processes and integrates signals of cellular stress, triggering a coordinated response to ensure survival of cells restored to healthy function and programmed death of those that could not be repaired. Unsurprisingly, this is one of the most mutated genes in human cancers, with most changes occurring in the DNA-binding domain of the protein. In this work, we take a genome-wide approach and use available resources to identify high confidence p53-target genes, that we examine in three breast cancer cell lines with different p53 status, wild type (MCF-7) and different mutations in the DNA-binding domain (MDA-MB231, T47D). Comparison of p53-targets expression in response to DNA damage by RNAseq and cellular assays reveals that MDA-MB231 have a severely impaired p53-dependent pathway functionality while T47D are much less affected. MDA-MB231 are more resistant to DNA damage yet unable to repair and able to override cell cycle arrest leading to survival while T47D are sensitive only to high dose and exposure to genotoxic agents. This data shows the variability of effects of different p53 mutations and highlight the importance of understanding the mechanisms of p53 in the context of genotoxicity-based treatment.

Epigenetic information is transmitted from mother to daughter cells through mitosis. To identify trans-acting factors and cis-acting elements that might be important for conveying epigenetic memory through cell division, we isolated native (unfixed) chromosomes from metaphase-arrested cells using flow cytometry and performed LC-MS/MS to determine the repertoire of chromosome-bound proteins. Quantitative proteomic comparisons between metaphase-arrested cell lysates and chromosome-sorted samples revealed a cohort of proteins that were significantly enriched on mitotic ESC chromosomes. These include pluripotency-associated transcription factors, repressive chromatin-modifiers (such as PRC2 and DNA methyl-transferases) and proteins governing chromosome architecture. We showed that deletion of PRC2, DNMT1/3a/3b or Mecp2 provoked an increase in the size of individual mitotic chromosomes consistent with de-condensation, as did experimental cleavage of cohesin complexes. These data provide a comprehensive inventory of chromosome-bound factors in pluripotent stem cells at mitosis and reveal an unexpected role for chromatin repressor complexes in preserving mitotic chromosome compaction.

We have generated an improved assembly and gene annotation of the pig X chromosome, and a first draft assembly of the pig Y chromosome, by sequencing BAC and fosmid clones, and incorporating information from optical mapping and fibre-FISH. The X chromosome carries 1,014 annotated genes, 689 of which are protein-coding. Gene order closely matches that found in Primates (including humans) and Carnivores (including cats and dogs), which is inferred to be ancestral. Nevertheless, several protein-coding genes present on the human X chromosome were absent from the pig (e.g. the cancer/testis antigen family) or inactive (e.g. AWAT1), and 38 pig-specific X-chromosomal genes were annotated, 22 of which were olfactory receptors. The pig Y chromosome assembly focussed on two clusters of male-specific low-copy number genes, separated by an ampliconic region including the HSFY gene family, which together make up most of the short arm. Both clusters contain palindromes with high sequence identity, presumably maintained by gene conversion. The long arm of the chromosome is almost entirely repetitive, containing previously characterised sequences. Many of the ancestral X-related genes previously reported in at least one mammalian Y chromosome are represented either as active genes or partial sequences. This sequencing project has allowed us to identify genes - both single copy and amplified - on the pig Y, to compare the pig X and Y chromosomes for homologous sequences, and thereby to reveal mechanisms underlying pig X and Y chromosome evolution.

Over 250 million people suffer from schistosomiasis, a tropical disease caused by parasitic flatworms known as schistosomes. Humans become infected by free-swimming, water-borne larvae, which penetrate the skin. The earliest intra-mammalian stage, called the schistosomulum, undergoes a series of developmental transitions. These changes are critical for the parasite to adapt to its new environment as it navigates through host tissues to reach its niche, where it will grow to reproductive maturity. Unravelling the mechanisms that drive intra-mammalian development requires knowledge of the spatial organisation and transcriptional dynamics of different cell types that comprise the schistomulum body. To fill these important knowledge gaps, we performed single-cell RNA sequencing on two-day old schistosomula of Schistosoma mansoni. We identified likely gene expression profiles for muscle, nervous system, tegument, parenchymal/primordial gut cells, and stem cells. In addition, we validated cell markers for all these clusters by in situ hybridisation in schistosomula and adult parasites. Taken together, this study provides a comprehensive cell-type atlas for the early intra-mammalian stage of this devastating metazoan parasite.

ABSTRACT Background The cotton rat ( Sigmodon hispidus ), a rodent species native to the Americas, has emerged as a valuable laboratory model of infections by numerous human pathogens including poliovirus and respiratory syncytial virus (RSV). Results Here we report the first reference assembly of the cotton rat genome organized at a chromosomal level, providing annotation of 24,878 protein-coding genes. Data from PCR-free whole genome sequencing, linked-read sequencing and RNA sequencing from pooled cotton rat tissues were analyzed to assemble and annotate this novel genome sequence. Spectral karyotyping data using fluorescent probes derived from mouse chromosomes facilitated the assignment of cotton rat orthologs to syntenic chromosomes, comprising 25 autosomes and a sex chromosome in the haploid genome. Comparative phylome analysis revealed both gains and losses of numerous genes including immune defense genes against pathogens. We identified thousands of recently retrotransposed L1 and SINE B2 elements, revealing widespread genetic innovations unique to this species. Conclusions We anticipate that annotation and characterization of the first chromosome-level cotton rat genome assembly as described here will enable and accelerate ongoing investigations into its host defenses against viral and other pathogens, genome biology and mammalian evolution.