In this study, we employed short- and long-read sequencing technologies to delineate the transcriptional architecture of the human monkeypox virus and to identify key regulatory elements that govern its gene expression. Specifically, we conducted a transcriptomic analysis to annotate the transcription start sites (TSSs) and transcription end sites (TESs) of the virus by utilizing cap analysis of gene expression sequencing on the Illumina platform and direct RNA sequencing on the Oxford Nanopore technology device. Our investigations uncovered significant complexity in the use of alternative TSSs and TESs in viral genes. In this research, we also detected the promoter elements and poly(A) signals associated with the viral genes. Additionally, we identified novel genes in both the left and right variable regions of the viral genome.

A critical issue in microbiome research is the selection of reliable laboratory and bioinformatics pipelines. In the absence of generally accepted technical benchmarks and evaluation standards, comparing data generated by different studies becomes challenging. In this work, we carried out the most comprehensive study to date on this topic. We encompassed every stage of processing, from DNA extraction to computational assessment. We adopted four procedures for DNA purification, six for library construction, three for sequencing, and five for bioinformatics. Additionally, we used datasets published by others to corroborate our results. We introduced a software tool that distinctively delivers consistent results, irrespective of sample or dataset origins. This study underscores the importance of methodological optimization at the outset of research projects to ensure the reliability of results and their comparability with findings from other studies. Additionally, this study provides an optimized robust pipeline for gut microbiome analysis.

Background Varicella zoster virus (VZV) is a human pathogenic alphaherpesvirus harboring a relatively large DNA molecule. The VZV transcriptome has already been analyzed by microarray and short-read sequencing analyses. However, both approaches have substantial limitations when used for structural characterization of transcript isoforms, even if supplemented with primer extension or other techniques. Among others, they are inefficient in distinguishing between embedded RNA molecules, transcript isoforms, including splice and length variants, as well as between alternative polycistronic transcripts. It has been demonstrated in several studies that long-read sequencing is able to circumvent these problems. Results In this work, we report the analysis of VZV lytic transcriptome using the Oxford Nanopore Technologies sequencing platform. These investigations have led to the identification of 114 novel transcripts, including mRNAs, non-coding RNAs, polycistronic RNAs and complex transcripts, as well as 10 novel spliced transcripts and 27 novel transcription start site isoforms and transcription end site isoforms. A novel class of transcripts, the nroRNAs are described in this study. These transcripts are encoded by the genomic region located in close vicinity to the viral replication origin. We also show that the VZV latency transcript (VLT) exhibits a more complex structural variation than formerly believed. Additionally, we have detected RNA editing in a novel non-coding RNA molecule. Conclusions Our investigations disclosed a composite transcriptomic architecture of VZV, including the discovery of novel RNA molecules and transcript isoforms, as well as a complex meshwork of transcriptional read-throughs and overlaps. The results represent a substantial advance in the annotation VZV transcriptome and in understanding the molecular biology of the herpesviruses in general.

Kaposi9s sarcoma-associated herpesvirus (KSHV) is a large, oncogenic DNA virus belonging to the gammaherpesvirus subfamily. KSHV has been extensively studied with various high-throughput RNA-sequencing approaches to map the transcription start and end sites, the splice junctions, and the translation initiation sites. Despite these efforts, the comprehensive annotation of the viral transcriptome remains incomplete. In the present study, we generated a long-read sequencing dataset of the lytic and latent KSHV transcriptome using native RNA and direct cDNA sequencing methods. This was supplemented with CAGE sequencing based on a short-read platform. We also utilized datasets from previous publications for our analysis. As a result of this combined approach, we have identified a number of novel viral transcripts and RNA isoforms and have either corroborated or improved the annotation of previously identified viral RNA molecules, thereby notably enhancing our comprehension of the transcriptomic architecture of the KSHV genome. We also evaluated the coding capability of transcripts previously thought to be non-coding, by integrating our data on the viral transcripts with translatomic information from other publications.

African swine fever virus (ASFV) is an important animal pathogen causing substantial economic losses in the swine industry globally. At present, little is known about the molecular biology of ASFV, including its transcriptome organization. In this study, we applied cutting-edge sequencing approaches, namely the Illumina short-read sequencing (SRS) and the Oxford Nanopore Technologies long-read sequencing (LRS) techniques, together with several library preparation chemistries to analyze the ASFV dynamic transcriptome. SRS can generate a large amount of high-precision sequencing reads, but it is inefficient for identifying long RNA molecules, transcript isoforms and overlapping transcripts. LRS can overcome these limitations, but this approach also has shortcomings, such as its high error rate and the low coverage. Amplification-based LRS techniques produce relatively high read counts but also high levels of spurious transcripts, whereas the non-amplified cDNA and direct RNA sequencing techniques are more precise but achieve lower throughput. The drawbacks of the various technologies can be circumvented by the combined use of these approaches.

Abstract The recent Monkeypox outbreak showed the importance of studying the basic biology of orthopoxviruses. However, the transcriptome of its causative agent has not been investigated before neither with short-, nor with long-read sequencing approaches. This Oxford Nanopore long-read RNA-Sequencing dataset fills this gap. Our direct cDNA and native RNA sequencing data enable the in-depth characterization of the transcriptomic architecture and dynamics of the gene expressions of monkeypox virus; and also the deeper understanding of the changes it causes in the host cells on a transcriptome level.

Characterization of global transcriptomes using conventional short-read sequencing is challenging because of the insensitivity of these platforms to transcripts isoforms, multigenic RNA molecules, and transcriptional overlaps, etc. Long-read sequencing (LRS) can overcome these limitations by reading full-length transcripts. Employment of these technologies has led to the redefinition of transcriptional complexities in reported organisms. In this study, we applied LRS platforms from Pacific Biosciences and Oxford Nanopore Technologies to profile the dynamic vaccinia virus (VACV) transcriptome and assess the effect of viral infection on host gene expression. We performed cDNA and direct RNA sequencing analyses and revealed an extremely complex transcriptional landscape of this virus. In particular, VACV genes produce large numbers of transcript isoforms that vary in their start and termination sites. A significant fraction of VACV transcripts start or end within coding regions of neighboring genes. We distinguished five classes of host genes according to their temporal responses to viral infection. This study provides novel insights into the transcriptomic profile of a viral pathogen and the effect of the virus on host gene expression.

ABSTRACT In the last couple of years, the rapid advances and decreasing costs of sequencing technologies have revolutionized transcriptomic research. Long-read sequencing (LRS) techniques are able to detect full-length RNA molecules in a single run without the need for additional assembly steps. LRS studies have revealed an unexpected transcriptomic complexity in a variety of organisms, including viruses. A number of transcripts with proven or putative regulatory role, mapping close to or overlapping the replication origins (Oris) and the nearby transcription activator genes, have been described in herpesviruses. In this study, we applied both newly generated and previously published LRS and short-read sequencing datasets to discover additional Ori-proximal transcripts in nine herpesviruses belonging to all of the three subfamilies (alpha, beta and gamma). We identified novel long non-coding RNAs (lncRNAs), as well as splice and length isoforms of mRNAs and lncRNAs. Furthermore, our analysis disclosed an intricate meshwork of transcriptional overlaps at the examined genomic regions. Our results suggest the existence of a ‘super regulatory center’, which controls both the replication and the global transcription through multilevel interactions between the molecular machineries.

Abstract Recent studies have disclosed the genome, transcriptome and epigenetic compositions of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) and the effect of viral infection on gene expression of the host cells. It has been demonstrated that, besides the major canonical transcripts, the viral genome also codes for non-canonical RNA molecules. While the structural characterizations have revealed a detailed transcriptomic architecture of the virus, the kinetic studies provided poor and often misleading results on the dynamics of both the viral and host transcripts due to the low temporal resolution of the infection event and the low virus/cell ratio (MOI=0.1) applied for the infection. In this study, we used direct cDNA and direct RNA nanopore sequencings for the generation of high-coverage, high-temporal-resolution transcriptomic datasets on SARS-CoV-2 and on primate host cells infected with a high virus titer (MOI=5). Sixteen sampling time points ranging from 1 to 96h with a varying time resolution and three biological replicates were used in the experiment for both the infected and the non-infected cells.