Abstract Liquid-liquid phase separation (LLPS) contributes to the spatial and functional segregation of molecular processes. However, the role played by LLPS in chromatin folding in living cells remains unclear. Here, using stochastic optical reconstruction microscopy (STORM) and Hi-C techniques, we studied the effects of 1,6-hexanediol (1,6-HD)-mediated LLPS modulation on higher-order chromatin organization in living cells. We found that 1,6-HD treatment caused the enlargement of nucleosome nanodomains and their more uniform distribution in the nuclear space. At a megabase-scale, chromatin underwent moderate but irreversible perturbations that resulted in the partial mixing of A and B compartments. The removal of 1,6-HD from the culture medium did not allow chromatin to acquire initial configurations, but increased further mixing of the chromatin compartments and resulted in more compact repressed chromatin than in untreated cells. 1,6-HD treatment also weakened enhancer-promoter interactions but did not considerably affect CTCF-dependent loops. Our results suggest that 1,6-HD-sensitive LLPS plays a limited role in chromatin spatial organization by constraining its folding patterns and facilitating compartmentalization at different levels.

Abstract Three-dimensional structure of chromosomes displays diverse patterns across the tree of life, with compartments, interaction domains and loops being quite universally observed. The archaeal kingdom remains understudied to this extent so far, despite representing an interesting area from evolutionary and other perspectives. Here we describe the spatial chromosomal organization of a hyperthermophilic crenarchaeon Thermofilum adornatum strain 1910b based on high-throughput chromosome conformation capture (3C-seq) approach. The chromosome contact map showed a curved secondary diagonal almost orthogonal to the main one. No evidence of chromosome loops was present. We were able to identify boundaries of different strengths between chromosome interaction domains (CIDs) albeit moderate. The plaid-like patterns previously reported for Sulfolobus archaea were not observed. However, the calculation of A/B compartments divided the genome into 2 domains that were different by the density of predicted highly expressed genes and location of origins. Further comparison of these domains with whole-genome gene expression profiles will allow to test whether these domains represent expression-associated compartments. If so, it is possible that they represent primitive compartments evolutionarily older than the plaid patterns of Sulfolobus and higher eukaryotes. Further exploration of 3D chromatin in all branches of archaeal diversity will elucidate the evolution of the links between structural and functional organization in live organisms.

Antibiotic resistance is an important global public health problem. Human gut human microbiota is an accumulator of resistance genes potentially providing them to pathogens. It is important to develop tools for identifying the mechanisms of how resistance is transmitted between gut microbial species and pathogens. We developed MetaCherchant - an algorithm for extracting the genomic environment of antibiotic resistance genes from metagenomic data in the form of a graph. The algorithm was validated on simulated datasets and applied to new "shotgun" metagenomes of gut microbiota from patients with Helicobacter pylori who underwent antibiotic therapy. Genomic context was reconstructed for several dominant resistance genes; taxonomic annotation of the context showed the species carrying the genes. Application of MetaCherchant in differential mode produced specific graph structures suggesting the evidence of possible resistance gene transmission within a mobile element that occurred as a result of the antibiotic therapy. MetaCherchant is a promising tool giving researchers an opportunity to get an insight into dynamics of resistance transmission in vivo based on metagenomic data.

Summary: Metagenomic surveys of human microbiota are becoming increasingly widespread in academic research as well as in food and pharmaceutical industries and clinical context. Intuitive tools for exploration of experimental data are of high interest to researchers. Knomics-Biota is a Web-based resource for exploratory analysis of human gut metagenomes. Users can generate analytical reports that correspond to common experimental schemes (like case-control study or paired comparison). Statistical analysis and visualizations of microbiota composition are provided in association with the external factors and in the context of thousands of publicly available datasets. Availability and Implementation: The Web-service is available at https://biota.knomics.ru . Contact: anna.popenko@knomics.ru or a.tyakht@gmail.com. Supplementary information: Supplementary figures are available at Bioinformatics online.