Tgt is the enzyme modifying the guanine (G) in tRNAs with GUN anticodon to queuosine (Q). tgt is required for optimal growth of Vibrio cholerae in the presence of sub-lethal aminoglycoside concentrations. We further explored here the role of the Q in the efficiency of codon decoding upon tobramycin exposure. We characterized its impact on the overall bacterial proteome, and elucidated the molecular mechanisms underlying the effects of Q modification in antibiotic translational stress response. Using molecular reporters, we showed that Q impacts the efficiency of decoding at tyrosine TAT and TAC codons. Proteomics analyses revealed that the anti-SoxR factor RsxA is better translated in the absence of tgt. RsxA displays a codon bias towards tyrosine TAT and overabundance of RsxA leads to decreased expression of genes belonging to SoxR oxidative stress regulon. We also identified conditions that regulate tgt expression. We propose that regulation of Q modification in response to environmental cues leads to translational reprogramming of genes bearing a biased tyrosine codon usage. In silico analysis further identified candidate genes possibly subject to such translational regulation, among which DNA repair factors. Such transcripts, fitting the definition of modification tunable transcripts, are plausibly central in the bacterial response to antibiotics.

Abstract Neural crest cells exemplify cellular diversification from a multipotent progenitor population. However, the full sequence of molecular choices orchestrating the emergence of neural crest heterogeneity from the embryonic ectoderm remains elusive. Gene-regulatory-networks (GRN) govern early development and cell specification towards definitive neural crest. Here, we combine ultra-dense single cell transcriptomes with machine-learning and large-scale experimental validation to provide a comprehensive GRN underlying neural crest fate diversification from induction to early migration stages in the frog Xenopus tropicalis . During gastrulation, a transient neural border zone state precedes the choice between neural crest and placodes which includes multiple and converging gene programs. Transcription factor connectome and bifurcation analyses demonstrate the early emergence of neural crest fates at the neural plate stage, alongside an unbiased multipotent lineage persisting until after epithelial-mesenchymal transition. We decipher the circuits driving cranial and vagal neural crest formation and provide a broadly applicable strategy for investigating SC transcriptomes in vertebrate GRNs in development, evolution, and disease.

Abstract Pervasive translation is a widespread phenomenon that plays an important role in de novo gene birth; however, its underlying mechanisms remain unclear. Based on multiple Ribosome Profiling (Ribo-Seq) datasets, we investigated the RiboSeq landscape of coding and noncoding regions of yeast. Therefore, we developed a representation framework which allows the visual representation and rational classification of the entire diversity of Ribo-Seq signals that could be observed in yeast. We show that if coding regions are restricted to specific areas of the Ribo-Seq landscape, noncoding regions are associated with a wide diversity of translation signals and, conversely, populate the entire yeast Ribo-Seq landscape. Specifically, we reveal that noncoding regions are associated with canonical translation signals, but also with non-canonical ones absent from coding regions, and which appear to be a hallmark of pervasive translation. Notably, we report thousands of translated noncoding ORFs among which, 251 led to detectable products with Mass Spectrometry while being characterized by a wide range of translation specificities. Overall, we show that pervasive translation is not random with noncoding ORF translation signals being consistent across Ribo-Seq experiments. Finally, we show that the translation signal of noncoding ORFs is not explained by features related to the emergence of function, but rather determined by the translation start codon and the codon distribution in their two alternative frames. Overall, our results enable us to propose a topology of the pervasive Ribo-Seq landscape of a species, and open the way to future comparative analyses of this translation landscape under different conditions.