We report genome sequences of 17 inbred strains of laboratory mice and identify almost ten times more variants than previously known. We use these genomes to explore the phylogenetic history of the laboratory mouse and to examine the functional consequences of allele-specific variation on transcript abundance, revealing that at least 12% of transcripts show a significant tissue-specific expression bias. By identifying candidate functional variants at 718 quantitative trait loci we show that the molecular nature of functional variants and their position relative to genes vary according to the effect size of the locus. These sequences provide a starting point for a new era in the functional analysis of a key model organism.

Abstract Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDA) has a dismal prognosis and insights into both disease etiology and targeted intervention are needed. A total of 109 micro-dissected PDA cases were subjected to whole-exome sequencing. Microdissection enriches tumour cellularity and enhances mutation calling. Here we show that environmental stress and alterations in DNA repair genes associate with distinct mutation spectra. Copy number alterations target multiple tumour suppressive/oncogenic loci; however, amplification of MYC is uniquely associated with poor outcome and adenosquamous subtype. We identify multiple novel mutated genes in PDA, with select genes harbouring prognostic significance. RBM10 mutations associate with longer survival in spite of histological features of aggressive disease. KRAS mutations are observed in >90% of cases, but codon Q61 alleles are selectively associated with improved survival. Oncogenic BRAF mutations are mutually exclusive with KRAS and define sensitivity to vemurafenib in PDA models. High-frequency alterations in Wnt signalling, chromatin remodelling, Hedgehog signalling, DNA repair and cell cycle processes are observed. Together, these data delineate new genetic diversity of PDA and provide insights into prognostic determinants and therapeutic targets.

Shawn E. Holt, Dara L. Aisner, Joseph Baur, Valerie M. Tesmer, Marife Dy, Michel Ouellette, James B. Trager, Gregg B. Morin, David O. Toft, Jerry W. Shay, Woodring E. Wright, and Michael A. White Department of Cell Biology and Neuroscience, University of Texas (UT) Southwestern Medical Center, Dallas, Texas 75235 USA; Departments of Pathology and Human Genetics, Medical College of Virginia/Virginia Commonwealth University, Richmond, Virginia 23998 USA; Geron Corporation, Menlo Park, California 94025 USA; Department of Biochemistry and Molecular Biology, Mayo Graduate School, Rochester, Minnesota 55905 USA

Childhood herpes simplex virus-1 (HSV-1) encephalitis (HSE) may result from single-gene inborn errors of TLR3 immunity. TLR3-dependent induction of IFN-α/β or IFN-λ is crucial for protective immunity against primary HSV-1 infection in the central nervous system (CNS). We describe here two unrelated children with HSE carrying different heterozygous mutations (D50A and G159A) in TBK1, the gene encoding TANK-binding kinase 1, a kinase at the crossroads of multiple IFN-inducing signaling pathways. Both mutant TBK1 alleles are loss-of-function but through different mechanisms: protein instability (D50A) or a loss of kinase activity (G159A). Both are also associated with an autosomal-dominant (AD) trait but by different mechanisms: haplotype insufficiency (D50A) or negative dominance (G159A). A defect in polyinosinic-polycytidylic acid–induced TLR3 responses can be detected in fibroblasts heterozygous for G159A but not for D50A TBK1. Nevertheless, viral replication and cell death rates caused by two TLR3-dependent viruses (HSV-1 and vesicular stomatitis virus) were high in fibroblasts from both patients, and particularly so in G159A TBK1 fibroblasts. These phenotypes were rescued equally well by IFN-α2b. Moreover, the IFN responses to the TLR3-independent agonists and viruses tested were maintained in both patients’ peripheral blood mononuclear cells and fibroblasts. The narrow, partial cellular phenotype thus accounts for the clinical phenotype of these patients being limited to HSE. These data identify AD partial TBK1 deficiency as a new genetic etiology of childhood HSE, indicating that TBK1 is essential for the TLR3- and IFN-dependent control of HSV-1 in the CNS.

Prospectively identifying who will benefit from adjuvant chemotherapy (ACT) would improve clinical decisions for non-small cell lung cancer (NSCLC) patients. In this study, we aim to develop and validate a functional gene set that predicts the clinical benefits of ACT in NSCLC.An 18-hub-gene prognosis signature was developed through a systems biology approach, and its prognostic value was evaluated in six independent cohorts. The 18-hub-gene set was then integrated with genome-wide functional (RNAi) data and genetic aberration data to derive a 12-gene predictive signature for ACT benefits in NSCLC.Using a cohort of 442 stage I to III NSCLC patients who underwent surgical resection, we identified an 18-hub-gene set that robustly predicted the prognosis of patients with adenocarcinoma in all validation datasets across four microarray platforms. The hub genes, identified through a purely data-driven approach, have significant biological implications in tumor pathogenesis, including NKX2-1, Aurora Kinase A, PRC1, CDKN3, MBIP, and RRM2. The 12-gene predictive signature was successfully validated in two independent datasets (n = 90 and 176). The predicted benefit group showed significant improvement in survival after ACT (UT Lung SPORE data: HR = 0.34, P = 0.017; JBR.10 clinical trial data: HR = 0.36, P = 0.038), whereas the predicted nonbenefit group showed no survival benefit for 2 datasets (HR = 0.80, P = 0.70; HR = 0.91, P = 0.82).This is the first study to integrate genetic aberration, genome-wide RNAi data, and mRNA expression data to identify a functional gene set that predicts which resectable patients with non-small cell lung cancer will have a survival benefit with ACT.

Abstract As genomics advances reveal the cancer gene landscape, a daunting task is to understand how these genes contribute to dysregulated oncogenic pathways. Integration of cancer genes into networks offers opportunities to reveal protein–protein interactions (PPIs) with functional and therapeutic significance. Here, we report the generation of a cancer-focused PPI network, termed OncoPPi, and identification of >260 cancer-associated PPIs not in other large-scale interactomes. PPI hubs reveal new regulatory mechanisms for cancer genes like MYC , STK11 , RASSF1 and CDK4 . As example, the NSD3 (WHSC1L1)–MYC interaction suggests a new mechanism for NSD3/BRD4 chromatin complex regulation of MYC-driven tumours. Association of undruggable tumour suppressors with drug targets informs therapeutic options. Based on OncoPPi-derived STK11-CDK4 connectivity, we observe enhanced sensitivity of STK11-silenced lung cancer cells to the FDA-approved CDK4 inhibitor palbociclib. OncoPPi is a focused PPI resource that links cancer genes into a signalling network for discovery of PPI targets and network-implicated tumour vulnerabilities for therapeutic interrogation.

Abstract Scaffolding genomes into complete chromosome assemblies remains challenging even with the rapidly increasing sequence coverage generated by current next-generation sequence technologies. Even with scaffolding information, many genome assemblies remain incomplete. The genome of the threespine stickleback ( Gasterosteus aculeatus) , a fish model system in evolutionary genetics and genomics, is not completely assembled despite scaffolding with high-density linkage maps. Here, we first test the ability of a Hi-C based proximity guided assembly to perform a de novo genome assembly from relatively short contigs. Using Hi-C based proximity guided assembly, we generated complete chromosome assemblies from 50 kb contigs. We found that 98.99% of contigs were correctly assigned to linkage groups, with ordering nearly identical to the previous genome assembly. Using available BAC end sequences, we provide evidence that some of the few discrepancies between the Hi-C assembly and the existing assembly are due to structural variation between the populations used for the two assemblies or errors in the existing assembly. This Hi-C assembly also allowed us to improve the existing assembly, assigning over 60% (13.35 Mb) of the previously unassigned (∼21.7 Mb) contigs to linkage groups. Together, our results highlight the potential of the Hi-C based proximity guided assembly method to be used in combination with short read data to perform relatively inexpensive de novo genome assemblies. This approach will be particularly useful in organisms in which it is difficult to perform linkage mapping or to obtain high molecular weight DNA required for other scaffolding methods.