Abstract High-throughput biological data analysis commonly involves identifying features such as genes, genomic regions, and proteins, whose values differ between two conditions, from numerous features measured simultaneously. The most widely-used criterion to ensure the analysis reliability is the false discovery rate (FDR), which is primarily controlled based on p-values. However, obtaining valid p-values relies on either reasonable assumptions of data distribution or large numbers of replicates under both conditions. Clipper is a general statistical framework for FDR control without relying on p-values or specific data distributions. Clipper outperforms existing methods for a broad range of applications in high-throughput data analysis.

Abstract Perturbation of the excitation/inhibition (E/I) balance leads to neurodevelopmental diseases including to autism spectrum disorders, intellectual disability, and epilepsy. Mutation in the DYRK1A gene located on human chromosome 21 (Hsa21) leads to an intellectual disability syndrome associated with microcephaly, epilepsy, and autistic troubles (MRD7). Overexpression of DYRK1A, on the other hand, has been linked with learning and memory defects observed in people with Down syndrome (DS). Dyrk1a is expressed in both glutamatergic and GABAergic neurons, but its impact on each neuronal population has not yet been elucidated. Here we investigated the impact of Dyrk1a gene copy number variation in glutamatergic neurons using a conditional knockout allele of Dyrk1a crossed with the Tg(Camk2-Cre)4Gsc transgenic mouse. We explored this genetic modification in homozygotes, heterozygotes and combined with the Dp(16 Lipi-Zbtb21 )1Yey trisomic mouse model to unravel the consequence of Dyrk1a dosage from 0 to 3, to understand its role in normal physiology, and in MRD7 and DS. Overall, Dyrk1a dosage in glutamatergic neurons did not impact locomotor activity, working memory or epileptic susceptibility, but revealed that Dyrk1a is involved in long-term explicit memory. Molecular analyses pointed at a deregulation of transcriptional activity through immediate early genes and a role of DYRK1A at the glutamatergic post-synapse by deregulating and interacting with key post-synaptic proteins implicated in mechanism leading to long-term enhanced synaptic plasticity. Altogether, our work gives important information to understand the action of DYRK1A inhibitors and have a better therapeutic approach. Author summary The Dual Specificity Tyrosine Phosphorylation Regulated Kinase 1A, DYRK1A, drives cognitive alterations with increased dose in Down syndrome (DS) or with reduced dose in mental retardation disease 7 (MRD7). Here we report that specific and complete loss of Dyrk1a in glutamatergic neurons induced a range of specific cognitive phenotypes and alter the expression of genes involved in neurotransmission in the hippocampus. We further explored the consequences of Dyrk1a dosage in glutamatergic neurons on the cognitive phenotypes observed respectively in MRD7 and DS mouse models and we found specific roles in long-term explicit memory with no impact on motor activity, short-term working memory, and susceptibility to epilepsy. Then we demonstrated that DYRK1A is a component of the glutamatergic post-synapse and interacts with several component such as NR2B and PSD95. Altogether our work describes a new role of DYRK1A at the glutamatergic synapse that must be considered to understand the consequence of treatment targeting DYRK1A in disease.

Abstract Advances in mass spectrometry (MS) have enabled high-throughput analysis of proteomes in biological systems. The state-of-the-art MS data analysis relies on database search algorithms to quantify proteins by identifying peptide-spectrum matches (PSMs), which convert mass spectra to peptide sequences. Different database search algorithms use distinct search strategies and thus may identify unique PSMs. However, no existing approaches can aggregate all user-specified database search algorithms with a guaranteed increase in the number of identified peptides and control on the false discovery rate (FDR). To fill in this gap, we propose a statistical framework, Aggregation of Peptide Identification Results (APIR), that is universally compatible with all database search algorithms. Notably, under an FDR threshold, APIR is guaranteed to identify at least as many, if not more, peptides as individual database search algorithms do. Evaluation of APIR on a complex proteomics standard shows that APIR outpowers individual database search algorithms and empirically controls the FDR. Real data studies show that APIR can identify disease-related proteins and post-translational modifications missed by some individual database search algorithms. The APIR framework is easily extendable to aggregating discoveries made by multiple algorithms in other high-throughput biomedical data analysis, e.g., differential gene expression analysis on RNA sequencing data. The APIR R package is available at https://github.com/yiling0210/APIR .

Abstract Pregnancy 25-hydroxyvitamin D (25(OH)D) concentrations are associated with maternal and fetal health outcomes. Using physiological human placental perfusion and villous explants, we investigate the role of the placenta in regulating the relationships between maternal 25(OH)D and fetal physiology. We demonstrate active placental uptake of 25(OH)D3 by endocytosis, placental metabolism of 25(OH)D3 into 24,25-dihydroxyvitamin D3 and active 1,25-dihydroxyvitamin D [1,25(OH)2D3], with subsequent release of these metabolites into both the maternal and fetal circulations. Active placental transport of 25(OH)D3 and synthesis of 1,25(OH)2D3 demonstrate that fetal supply is dependent on placental function rather than simply the availability of maternal 25(OH)D3. We demonstrate that 25(OH)D3 exposure induces rapid effects on the placental transcriptome and proteome. These map to multiple pathways central to placental function and thereby fetal development, independent of vitamin D transfer. Our data suggest that the underlying epigenetic landscape helps dictate the transcriptional response to vitamin D treatment. This is the first quantitative study demonstrating vitamin D transfer and metabolism by the human placenta, with widespread effects on the placenta itself. These data demonstrate a complex interplay between vitamin D and the placenta and will inform future interventions using vitamin D to support fetal development and maternal adaptations to pregnancy.

SUMMARY Age is the major risk factor in most carcinomas, yet little is known about how proteomes change with age in any human epithelium. We present comprehensive proteomes comprised of >9,000 total proteins, and >15,000 phosphopeptides, from normal primary human mammary epithelia at lineage resolution from ten women ranging in age from 19 to 68. Data were quality controlled, and results were biologically validated with cell-based assays. Age-dependent protein signatures were identified using differential expression analyses and weighted protein co-expression network analyses. Up-regulation of basal markers in luminal cells, including KRT14 and AXL, were a prominent consequence of aging. PEAK1 was identified as an age-dependent signaling kinase in luminal cells, which revealed a potential age-dependent vulnerability for targeted ablation. Correlation analyses between transcriptome and proteome revealed age-associated loss of proteostasis regulation. Protein expression and phosphorylation changes in the aging breast epithelium identify potential therapeutic targets for reducing breast cancer susceptibility.

Background and aims: Esophageal adenocarcinoma (EAC) is chemoresistant in the majority of cases. The tumor-promoting biology of cancer associated fibroblasts (CAF) make them a target for novel therapies. Phosphodiesterase type 5 inhibitors (PDE5i) have been shown to regulate the activated fibroblast phenotype in benign disease. We investigated the potential for CAF modulation in EAC using PDE5i to enhance the efficacy of chemotherapy. Methods: EAC fibroblasts were treated with PDE5i and phenotypic effects examined using immunoblotting, immunohistochemistry, gel contraction, transwell invasion, organotypics, single cell RNAseq and shotgun proteomics. The combination of PDE5i with standard-of-care chemotherapy (Epirubicin, 5-Fluorouracil and Cisplatin) was tested for safety and efficacy in validated near-patient model systems (3D tumor growth assays (3D-TGAs) and patient derived xenograft (PDX) mouse models). Results: PDE5i treatment reduced alpha-SMA expression in CAFs by 50% (p<0.05), associated with a significant reduction in the ability of CAFs to contract collagen-1 gels and induce cancer cell invasion, (p<0.05). RNAseq and proteomic analysis of CAF and EAC cell lines revealed PDE5i specific regulation of pathways related to fibroblast activation and tumor promotion. 3D-TGA assays confirmed the importance of stromal cells to chemoresistance in EAC, which could be attenuated by PDE5i. Chemotherapy+PDE5i in PDX-bearing mice was safe and significantly reduced PDX tumor volume (p<0.05). Conclusion: PDE5 is a candidate for clinical trials to alter the fibroblast phenotype in esophageal cancer. We demonstrate the specificity of PDE5i for fibroblasts to prevent transdifferentiation and revert the CAF phenotype. Finally, we confirm the efficacy of PDE5i in combination with chemotherapy in close-to-patient in vitro and in vivo PDX-based model systems.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.

Duchenne muscular dystrophy (DMD) causes severe disability of children and death of young men, with an incidence of approximately 1/5,000 male births. Symptoms appear in early childhood, with a diagnosis made around 4 years old, a time where the amount of muscle damage is already significant, preventing early therapeutic interventions that could be more efficient at halting disease progression. In the meantime, the precise moment at which disease phenotypes arise - even asymptomatically - is still unknown. Thus, there is a critical need to better define DMD onset as well as its first manifestations, which could help identify early disease biomarkers and novel therapeutic targets. In this study, we have used human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) from DMD patients to model skeletal myogenesis, and compared their differentiation dynamics to healthy control cells by a comprehensive multi-omics analysis. Transcriptome and miRnome comparisons combined with protein analyses at 7 time points demonstrate that hiPSC differentiation 1) mimics described DMD phenotypes at the differentiation endpoint; and 2) homogeneously and robustly recapitulates key developmental steps - mesoderm, somite, skeletal muscle - which offers the possibility to explore dystrophin functions and find earlier disease biomarkers. Starting at the somite stage, mitochondrial gene dysregulations escalate during differentiation. We also describe fibrosis as an intrinsic feature of skeletal muscle cells that starts early during myogenesis. In sum, our data strongly argue for an early developmental manifestation of DMD whose onset is triggered before the entry into the skeletal muscle compartment, data leading to a necessary reconsideration of dystrophin functions during muscle development.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.