Oilseed rape (Brassica napus L.) was formed ~7500 years ago by hybridization between B. rapa and B. oleracea, followed by chromosome doubling, a process known as allopolyploidy. Together with more ancient polyploidizations, this conferred an aggregate 72× genome multiplication since the origin of angiosperms and high gene content. We examined the B. napus genome and the consequences of its recent duplication. The constituent An and Cn subgenomes are engaged in subtle structural, functional, and epigenetic cross-talk, with abundant homeologous exchanges. Incipient gene loss and expression divergence have begun. Selection in B. napus oilseed types has accelerated the loss of glucosinolate genes, while preserving expansion of oil biosynthesis genes. These processes provide insights into allopolyploid evolution and its relationship with crop domestication and improvement.

BMP9 and BMP10 mutations were recently identified in patients with pulmonary arterial hypertension, but their specific roles in the pathogenesis of the disease are still unclear. We aimed to study the roles of BMP9 and BMP10 in cardiovascular homeostasis and pulmonary hypertension using transgenic mouse models deficient in Bmp9 and/or Bmp10.Single- and double-knockout mice for Bmp9 (constitutive) and/or Bmp10 (tamoxifen inducible) were generated. Single-knock-out (KO) mice developed no obvious age-dependent phenotype when compared with their wild-type littermates. However, combined deficiency in Bmp9 and Bmp10 led to vascular defects resulting in a decrease in peripheral vascular resistance and blood pressure and the progressive development of high-output heart failure and pulmonary hemosiderosis. RNAseq analysis of the lungs of the double-KO mice revealed differential expression of genes involved in inflammation and vascular homeostasis. We next challenged these mice to chronic hypoxia. After 3 weeks of hypoxic exposure, Bmp10-cKO mice showed an enlarged heart. However, although genetic deletion of Bmp9 in the single- and double-KO mice attenuated the muscularization of pulmonary arterioles induced by chronic hypoxia, we observed no differences in Bmp10-cKO mice. Consistent with these results, endothelin-1 levels were significantly reduced in Bmp9 deficient mice but not Bmp10-cKO mice. Furthermore, the effects of BMP9 on vasoconstriction were inhibited by bosentan, an endothelin receptor antagonist, in a chick chorioallantoic membrane assay.Our data show redundant roles for BMP9 and BMP10 in cardiovascular homeostasis under normoxic conditions (only combined deletion of both Bmp9 and Bmp10 was associated with severe defects) but highlight specific roles under chronic hypoxic conditions. We obtained evidence that BMP9 contributes to chronic hypoxia-induced pulmonary vascular remodelling, whereas BMP10 plays a role in hypoxia-induced cardiac remodelling in mice.

Abstract Although the involvement of protein kinase CK2 in cancer is well-documented, there is a need for selective CK2 inhibitors suitable for investigating CK2 specific roles in cancer-related biological pathways and further explore its therapeutic potential. Here we have discovered AB668, a new bivalent inhibitor that binds both at the ATP site and an allosteric αD pocket unique to CK2. The molecule inhibits CK2 activity with an outstanding selectivity over other kinases. Using caspase activation assay, live-cell imaging and transcriptomic analysis, we have compared the effects of this bivalent inhibitor to the non-selective ATP-competitive inhibitor CX-4945 that reached clinic and to the selective ATP-competitive SGC-CK2-1 molecule. Our results show that in contrast to CX-4945 or SGC-CK2-1, AB668 has a distinct mechanism of action regarding its anti-cancer activity, inducing apoptotic cell death and stimulating distinct biological pathways in several cancer cell lines while sparing healthy cells. Our data suggest that targeting a cryptic CK2 αD pocket validates an allosteric approach to targeting CK2 and provides a starting point for creating drug-like CK2 inhibitors for aggressive cancers.

Microsatellite instability (MSI) due to mismatch repair deficiency (dMMR) is common in colorectal cancer (CRC). These cancers are associated with somatic coding events, but the noncoding pathophysiological impact of this genomic instability is yet poorly understood. Here, we perform an analysis of coding and noncoding MSI events at the different steps of colorectal tumorigenesis using whole exome sequencing and search for associated splicing events via RNA sequencing at the bulk-tumor and single-cell levels. Our results demonstrate that MSI leads to hundreds of noncoding DNA mutations, notably at polypyrimidine U2AF RNA-binding sites which are endowed with cis-activity in splicing, while higher frequency of exon skipping events are observed in the mRNAs of MSI compared to non-MSI CRC. At the DNA level, these noncoding MSI mutations occur very early prior to cell transformation in the dMMR colonic crypt, accounting for only a fraction of the exon skipping in MSI CRC. At the RNA level, the aberrant exon skipping signature is likely to impair colonic cell differentiation in MSI CRC affecting the expression of alternative exons encoding protein isoforms governing cell fate, while also targeting constitutive exons, making dMMR cells immunogenic in early stage before the onset of coding mutations. This signature is characterized by its similarity to the oncogenic U2AF1-S34F splicing mutation observed in several other non-MSI cancer. Overall, these findings provide evidence that a very early RNA splicing signature partly driven by MSI impairs cell differentiation and promotes MSI CRC initiation, far before coding mutations which accumulate later during MSI tumorigenesis.

High-throughput RNA-sequencing has become the gold standard method for whole-transcriptome gene expression analysis, and is widely used in numerous applications to study cell and tissue transcriptomes. It is also being increasingly used in a number of clinical applications, including expression profiling for diagnostics and alternative transcript detection. However, despite its many advantages, RNA sequencing can be challenging in some situations, for instance in cases of low input amounts or degraded RNA samples. Several protocols have been proposed to overcome these challenges, and many are available as commercial kits. In this study, we comprehensively test three recent commercial technologies for RNA-seq library preparation (TruSeq, SMARTer and SMARTer Ultra-Low) on human reference tissue preparations, using standard (1ug), low (100 and 10 ng) and ultra-low (< 1 ng) input amounts, and for mRNA and total RNA, stranded or unstranded. The results are analyzed using read quality and alignment metrics, gene detection and differential gene expression metrics. Overall, we show that the TruSeq kit performs well with an input amount of 100 ng, while the SMARTer kit shows degraded performance for inputs of 100 and 10 ng, and the SMARTer Ultra-Low kit performs relatively well for input amounts < 1 ng. All the results are discussed in detail, and we provide guidelines for biologists for the selection of a RNA-seq library preparation kit.

Immune checkpoint blockade (ICB) therapies have improved the overall survival (OS) of many patients with advanced cancers. However, the response rate to ICB varies widely among patients, exposing non-responders to potentially severe immune-related adverse events. The discovery of new biomarkers to identify patients responding to ICB is now a critical need in the clinic. We therefore investigated the tumor microenvironment (TME) of advanced clear cell renal cell carcinoma (ccRCC) samples from primary and metastatic sites to identify molecular and cellular markers of response to ICB. We revealed a significant discrepancy in treatment response between subgroups based on cell fractions inferred from metastatic sites. One of the subgroups was enriched in non-responders and harbored a lower fraction of CD8+ T cells and plasma cells, as well as a decreased expression of immunoglobulin genes. In addition, we developed the Tumor-Immunity Differential (TID) score which combines features from tumor cells and the TME to accurately predict response to anti-PD-1 immunotherapy (AUC-ROC=0.88, log-rank tests for PFS P < 0.0001, OS P = 0.01). Finally, we also defined TID-related genes (YWHAE, CXCR6 and BTF3), among which YWHAE was validated as a robust predictive marker of ICB response in independent cohorts of pre- or on-treatment biopsies of melanoma and lung cancers. Overall, these results provide a rationale to further explore variations in the cell composition of metastatic sites, and underlying gene signatures, to predict patient response to ICB treatments.

Abstract Cancer and inflammation are associated with vascular diseases that affect endothelial cells (ECs) and alter gene expression. We aimed at understanding whether the site Y 685 in the cytoplasmic domain of VE-cadherin triggers epigenetic programming in vivo . Using our knock-in mice carrying the Y 685 F VE-cadherin mutation, RNA sequencing from lung ECs identified 884 differentially expressed genes (DEG) involved in processes such as cell-cell adhesion, vascular development, and angiogenesis. The 30 DEGs include 22 down-regulated genes (genes encoding cell signalling enzymes, anion transport and lipid metabolism) and 8 up-regulated genes, including the endothelial-specific S1PR1. Analysis of the VEGF/VEGFR2 signaling pathway shows a significant decrease in the expression of pY 1173 VEGFR2 whereas VEGF remains constant, this was consistent with impaired migration, proliferation and protrusive properties of ECs in vitro . Co-immunoprecipitation experiments showed that c-Src and Y 685 F-VE-cadherin association which was enhanced in KI compared to WT, resulting in increased in Y 685 F-VE-cadherin phosphorylation at site Y 731 . As a consequence, its partner β-catenin translocates to the nucleus. CHIPS assay showed that FOXF1 binds to the s1pr1 promoter, leading to increased expression of the S1PR1. In vivo, in the lung vasculature, this process was associated with increased vessel wall thickness and reduced fibrosis. Overall, our findings provide a novel transcriptomic profile triggered by Y 685 F-VE-cadherin ECs for potential insights into therapeutic targets to envisage normalisation of the tumor vasculature.

ABSTRACT Background The duplication of genes is one of the main genetic mechanisms that led to the gain in complexity of biological tissue. Although the implication of duplicated gene expression in brain evolution was extensively studied through comparisons between organs, their role in the regional specialization of the adult human central nervous system has not yet been well described. Results Our work explored intra-organ expression properties of paralogs through multiple territories of the human central nervous system (CNS) using transcriptome data generated by the Genotype-Tissue Expression (GTEx) consortium. Interestingly, we found that paralogs were associated with region-specific expression in CNS, suggesting their involvement in the differentiation of these territories. Beside the influence of gene expression level on region-specificity, we observed the contribution of both duplication age and duplication type to the CNS region-specificity of paralogs. Indeed, we found that small scale duplicated genes (SSDs) and in particular ySSDs (SSDs younger than the 2 rounds of whole genome duplications) were more CNS region-specific than other paralogs. Next, by studying the two paralogs of ySSD pairs, we observed that when they were region-specific, they tend to be specific to the same region more often than for other paralogs, showing the high co-expression of ySSD pairs. Extension of this analysis to families of paralogs showed that the families with co-expressed gene members (i.e. homogeneous families) were enriched in ySSDs. Furthermore, these homogeneous families tended to be region-specific families, where the majority of their gene members were specifically expressed in the same region. Conclusions Overall, our study suggests the major involvement of ySSDs in the differentiation of human central nervous system territories. Therefore, we show the relevance of exploring region-specific expression of paralogs at the intra-organ level.

A longstanding disconnect between the growing number of MHC Class I immunopeptidomic studies and genomic medicine hinders cancer vaccine design. We develop COD-dipp to genomically map the full spectrum of detected canonical and non canonical (non-exonic) MHC Class I antigens from 26 cancer studies. We demonstrate that patient mutations in regions overlapping physically identified antigens better predict immunotherapy response when compared to neoantigen predictions. We suggest a vaccine design approach using 140,966 highly immune-visible regions of the genome annotated by their expression and haplotype frequency in the human population. These regions tend to be highly conserved, mutated in cancer and harbor 7.8 times more immunogenicity. Intersecting pan-cancer mutations with these immune surveilled regions revealed a potential to create off-the-shelf multi-epitope vaccines against public neoantigens. Here we release COD-dipp, a cancer vaccine toolkit as a web-application (www.proteogenomics.ca/codipp) and open-source high-throughput resource (upon peer-review).

Faster evolution of X chromosomes has been documented in several species and results from the increased efficiency of selection on recessive alleles in hemizygous males and/or from increased drift due to the smaller effective population size of X chromosomes. Aphids are excellent models for evaluating the importance of selection in faster-X evolution, because their peculiar life-cycle and unusual inheritance of sex-chromosomes lead to equal effective population sizes for X and autosomes. Because we lack a high-density genetic map for the pea aphid whose complete genome has been sequenced, we assigned its entire genome to the X and autosomes based on ratios of sequencing depth in males and females. Unexpectedly, we found frequent scaffold misassembly, but we could unambiguously locate 13,726 genes on the X and 19,263 on autosomes. We found higher non-synonymous to synonymous substitutions ratios (dN/dS) for X-linked than for autosomal genes. Our analyses of substitution rates together with polymorphism and expression data showed that relaxed selection is likely to contribute predominantly to faster-X as a large fraction of X-linked genes are expressed at low rates and thus escape selection. Yet, a minor role for positive selection is also suggested by the difference between substitution rates for X and autosomes for male-biased genes (but not for asexual female-biased genes) and by lower Tajima's D for X-linked than for autosomal genes with highly male-biased expression patterns. This study highlights the relevance of organisms displaying alternative inheritance of chromosomes to the understanding of forces shaping genome evolution.