Offspring affected by sperm small RNAs Paternal dietary conditions in mammals influence the metabolic phenotypes of offspring. Although prior work suggests the involvement of epigenetic pathways, the mechanisms remains unclear. Two studies now show that altered paternal diet affects the level of small RNAs in mouse sperm. Chen et al. injected sperm transfer RNA (tRNA) fragments from males that had been kept on a high-fat diet into normal oocytes. The progeny displayed metabolic disorders and concomitant alteration of genes in metabolic pathways. Sharma et al. observed the biogenesis and function of small tRNA-derived fragments during sperm maturation. Further understanding of the mechanisms by which progeny are affected by parental exposure may affect human diseases such as diet-induced metabolic disorders. Science , this issue p. 397 , p. 391

TAR DNA-binding protein 43 (TDP-43) is associated with a spectrum of neurodegenerative diseases. Although TDP-43 resembles heterogeneous nuclear ribonucleoproteins, its RNA targets and physiological protein partners remain unknown. Here we identify RNA targets of TDP-43 from cortical neurons by RNA immunoprecipitation followed by deep sequencing (RIP-seq). The canonical TDP-43 binding site (TG)n is 55.1-fold enriched, and moreover, a variant with adenine in the middle, (TG)nTA(TG)m, is highly abundant among reads in our TDP-43 RIP-seq library. TDP-43 RNA targets can be divided into three different groups: those primarily binding in introns, in exons, and across both introns and exons. TDP-43 RNA targets are particularly enriched for Gene Ontology terms related to synaptic function, RNA metabolism, and neuronal development. Furthermore, TDP-43 binds to a number of RNAs encoding for proteins implicated in neurodegeneration, including TDP-43 itself, FUS/TLS, progranulin, Tau, and ataxin 1 and -2. We also identify 25 proteins that co-purify with TDP-43 from rodent brain nuclear extracts. Prominent among them are nuclear proteins involved in pre-mRNA splicing and RNA stability and transport. Also notable are two neuron-enriched proteins, methyl CpG-binding protein 2 and polypyrimidine tract-binding protein 2 (PTBP2). A PTBP2 consensus RNA binding motif is enriched in the TDP-43 RIP-seq library, suggesting that PTBP2 may co-regulate TDP-43 RNA targets. This work thus reveals the protein and RNA components of the TDP-43-containing ribonucleoprotein complexes and provides a framework for understanding how dysregulation of TDP-43 in RNA metabolism contributes to neurodegeneration. TAR DNA-binding protein 43 (TDP-43) is associated with a spectrum of neurodegenerative diseases. Although TDP-43 resembles heterogeneous nuclear ribonucleoproteins, its RNA targets and physiological protein partners remain unknown. Here we identify RNA targets of TDP-43 from cortical neurons by RNA immunoprecipitation followed by deep sequencing (RIP-seq). The canonical TDP-43 binding site (TG)n is 55.1-fold enriched, and moreover, a variant with adenine in the middle, (TG)nTA(TG)m, is highly abundant among reads in our TDP-43 RIP-seq library. TDP-43 RNA targets can be divided into three different groups: those primarily binding in introns, in exons, and across both introns and exons. TDP-43 RNA targets are particularly enriched for Gene Ontology terms related to synaptic function, RNA metabolism, and neuronal development. Furthermore, TDP-43 binds to a number of RNAs encoding for proteins implicated in neurodegeneration, including TDP-43 itself, FUS/TLS, progranulin, Tau, and ataxin 1 and -2. We also identify 25 proteins that co-purify with TDP-43 from rodent brain nuclear extracts. Prominent among them are nuclear proteins involved in pre-mRNA splicing and RNA stability and transport. Also notable are two neuron-enriched proteins, methyl CpG-binding protein 2 and polypyrimidine tract-binding protein 2 (PTBP2). A PTBP2 consensus RNA binding motif is enriched in the TDP-43 RIP-seq library, suggesting that PTBP2 may co-regulate TDP-43 RNA targets. This work thus reveals the protein and RNA components of the TDP-43-containing ribonucleoprotein complexes and provides a framework for understanding how dysregulation of TDP-43 in RNA metabolism contributes to neurodegeneration.

In addition to sculpting eukaryotic transcripts by removing introns, pre-mRNA splicing greatly impacts protein composition of the emerging mRNP. The exon junction complex (EJC), deposited upstream of exon-exon junctions after splicing, is a major constituent of spliced mRNPs. Here, we report comprehensive analysis of the endogenous human EJC protein and RNA interactomes. We confirm that the major “canonical” EJC occupancy site in vivo lies 24 nucleotides upstream of exon junctions and that the majority of exon junctions carry an EJC. Unexpectedly, we find that endogenous EJCs multimerize with one another and with numerous SR proteins to form megadalton sized complexes in which SR proteins are super-stoichiometric to EJC core factors. This tight physical association may explain known functional parallels between EJCs and SR proteins. Further, their protection of long mRNA stretches from nuclease digestion suggests that endogenous EJCs and SR proteins cooperate to promote mRNA packaging and compaction.

Understanding distinct gene expression patterns of normal adult and developing fetal human pancreatic α- and β-cells is crucial for developing stem cell therapies, islet regeneration strategies, and therapies designed to increase β-cell function in patients with diabetes (type 1 or 2). Toward that end, we have developed methods to highly purify α-, β-, and δ-cells from human fetal and adult pancreata by intracellular staining for the cell-specific hormone content, sorting the subpopulations by flow cytometry, and, using next-generation RNA sequencing, we report the detailed transcriptomes of fetal and adult α- and β-cells. We observed that human islet composition was not influenced by age, sex, or BMI, and transcripts for inflammatory gene products were noted in fetal β-cells. In addition, within highly purified adult glucagon-expressing α-cells, we observed surprisingly high insulin mRNA expression, but not insulin protein expression. This transcriptome analysis from highly purified islet α- and β-cell subsets from fetal and adult pancreata offers clear implications for strategies that seek to increase insulin expression in type 1 and type 2 diabetes.

Sequencing data has become a standard measure of diverse cellular activities. For example, gene expression is accurately measured by RNA sequencing (RNA-Seq) libraries, protein-DNA interactions are captured by chromatin immunoprecipitation sequencing (ChIP-Seq), protein-RNA interactions by crosslinking immunoprecipitation sequencing (CLIP-Seq) or RNA immunoprecipitation (RIP-Seq) sequencing, DNA accessibility by assay for transposase-accessible chromatin (ATAC-Seq), DNase or MNase sequencing libraries. The processing of these sequencing techniques involves library-specific approaches. However, in all cases, once the sequencing libraries are processed, the result is a count table specifying the estimated number of reads originating from each genomic locus. Differential analysis to determine which loci have different cellular activity under different conditions starts with the count table and iterates through a cycle of data assessment, preparation and analysis. Such complex analysis often relies on multiple programs and is therefore a challenge for those without programming skills.We developed DEBrowser as an R bioconductor project to interactively visualize every step of the differential analysis, without programming. The application provides a rich and interactive web based graphical user interface built on R's shiny infrastructure. DEBrowser allows users to visualize data with various types of graphs that can be explored further by selecting and re-plotting any desired subset of data. Using the visualization approaches provided, users can determine and correct technical variations such as batch effects and sequencing depth that affect differential analysis. We show DEBrowser's ease of use by reproducing the analysis of two previously published data sets.DEBrowser is a flexible, intuitive, web-based analysis platform that enables an iterative and interactive analysis of count data without any requirement of programming knowledge.

HIV-1-infected people who take medications that suppress viremia, preserve CD4+ T cells, and prevent AIDS, have chronic inflammation with increased cardiovascular mortality. To investigate the etiology of this inflammation, the effect of HIV-1 on innate lymphoid cells (ILCs) and NK cells was examined. Homeostatic ILCs in blood and intestine were depleted permanently. NK cells were skewed towards a memory subset. Cytokines that are elevated during HIV-1 infection reproduced both abnormalities ex vivo. Pseudotime analysis of single NK cell transcriptomes revealed a developmental trajectory towards a subset with expression profile, chromatin state, and biological function like memory T lymphocytes. Expression of TCF7, a WNT transcription factor, increased over the course of the trajectory. TCF7 disruption, or WNT inhibition, prevented memory NK cell induction by inflammatory cytokines. These results demonstrate that inflammatory cytokines associated with HIV-1 infection irreversibly disrupt homeostatic ILCs and cause developmental shift towards TCF7+ memory NK cells.

ABSTRACT Following spermatogenesis in the testis, mammalian sperm continue to mature over the course of approximately 10 days as they transit a long epithelial tube known as the epididymis. The epididymis is comprised of multiple segments/compartments that, in addition to concentrating sperm and preventing their premature activation, play key roles in remodeling the protein, lipid, and RNA composition of maturing sperm. In order to understand the complex roles for the epididymis in reproductive biology, we generated a single cell atlas of gene expression from the murine epididymis and vas deferens. We recovered all the key cell types of the epididymal epithelium, including principal cells, clear cells, and basal cells, along with associated support cells that include fibroblasts, smooth muscle, macrophages and other immune cells. Moreover, our data illuminate extensive regional specialization of principal cell populations across the length of the epididymis, with a substantial fraction of segment-specific genes localized in genomic clusters of functionally-related genes. In addition to the extensive region-specific specialization of principal cells, we find evidence for functionally-specialized subpopulations of stromal cells, and, most notably, two distinct populations of clear cells. Analysis of ligand/receptor expression reveals a network of potential cellular signaling connections, with several predicted interactions between cell types that may play roles in immune cell recruitment and other aspects of epididymal function. Our dataset extends on existing knowledge of epididymal biology, and provides a wealth of information on potential regulatory and signaling factors that bear future investigation.