Whole transcriptome sequencing (RNA-seq) has become a standard for cataloguing and monitoring RNA populations. One of the main bottlenecks, however, is to correctly identify the different classes of RNAs among the plethora of reconstructed transcripts, particularly those that will be translated (mRNAs) from the class of long non-coding RNAs (lncRNAs). Here, we present FEELnc (FlExible Extraction of LncRNAs), an alignment-free program that accurately annotates lncRNAs based on a Random Forest model trained with general features such as multi k-mer frequencies and relaxed open reading frames. Benchmarking versus five state-of-the-art tools shows that FEELnc achieves similar or better classification performance on GENCODE and NONCODE data sets. The program also provides specific modules that enable the user to fine-tune classification accuracy, to formalize the annotation of lncRNA classes and to identify lncRNAs even in the absence of a training set of non-coding RNAs. We used FEELnc on a real data set comprising 20 canine RNA-seq samples produced by the European LUPA consortium to substantially expand the canine genome annotation to include 10 374 novel lncRNAs and 58 640 mRNA transcripts. FEELnc moves beyond conventional coding potential classifiers by providing a standardized and complete solution for annotating lncRNAs and is freely available at https://github.com/tderrien/FEELnc.

The extraordinary phenotypic diversity of dog breeds has been sculpted by a unique population history accompanied by selection for novel and desirable traits. Here we perform a comprehensive analysis using multiple test statistics to identify regions under selection in 509 dogs from 46 diverse breeds using a newly developed high-density genotyping array consisting of >170,000 evenly spaced SNPs. We first identify 44 genomic regions exhibiting extreme differentiation across multiple breeds. Genetic variation in these regions correlates with variation in several phenotypic traits that vary between breeds, and we identify novel associations with both morphological and behavioral traits. We next scan the genome for signatures of selective sweeps in single breeds, characterized by long regions of reduced heterozygosity and fixation of extended haplotypes. These scans identify hundreds of regions, including 22 blocks of homozygosity longer than one megabase in certain breeds. Candidate selection loci are strongly enriched for developmental genes. We chose one highly differentiated region, associated with body size and ear morphology, and characterized it using high-throughput sequencing to provide a list of variants that may directly affect these traits. This study provides a catalogue of genomic regions showing extreme reduction in genetic variation or population differentiation in dogs, including many linked to phenotypic variation. The many blocks of reduced haplotype diversity observed across the genome in dog breeds are the result of both selection and genetic drift, but extended blocks of homozygosity on a megabase scale appear to be best explained by selection. Further elucidation of the variants under selection will help to uncover the genetic basis of complex traits and disease.

Attention-deficit hyperactivity disorder (ADHD) is a prevalent neurodevelopmental disorder impairing the quality of life of the affected individuals. The domestic dog can spontaneously manifest high hyperactivity/impulsivity and inattention which are components of human ADHD. Therefore, a better understanding of demographic, environmental and behavioural factors influencing canine hyperactivity/impulsivity and inattention could benefit both humans and dogs. We collected comprehensive behavioural survey data from over 11,000 Finnish pet dogs and quantified their level of hyperactivity/impulsivity and inattention. We performed generalised linear model analyses to identify factors associated with these behavioural traits. Our results indicated that high levels of hyperactivity/impulsivity and inattention were more common in dogs that are young, male and spend more time alone at home. Additionally, we showed several breed differences suggesting a substantial genetic basis for these traits. Furthermore, hyperactivity/impulsivity and inattention had strong comorbidities with compulsive behaviour, aggressiveness and fearfulness. Multiple of these associations have also been identified in humans, strengthening the role of the dog as an animal model for ADHD.

Distinctive color patterns in dogs are an integral component of canine diversity. Color pattern differences are thought to have arisen from mutation and artificial selection during and after domestication from wolves 1,2 but important gaps remain in understanding how these patterns evolved and are genetically controlled 3,4 . In other mammals, variation at the ASIP gene controls both the temporal and spatial distribution of yellow and black pigments 3,5-7 . Here we identify independent regulatory modules for ventral and hair cycle ASIP expression, and we characterize their action and evolutionary origin. Structural variants define multiple alleles for each regulatory module and are combined in different ways to explain five distinctive dog color patterns. Phylogenetic analysis reveals that the haplotype combination for one of these patterns is shared with arctic white wolves and that its hair cycle-specific module likely originated from an extinct canid that diverged from grey wolves more than 2 million years before present. Natural selection for a lighter coat during the Pleistocene provided the genetic framework for widespread color variation in dogs and wolves.

Abstract In the largest DNA-based study of domestic cat to date, 11,036 individuals (10,419 pedigreed cats from 91 breeds and breed types and 617 non-pedigreed cats) were genotyped via commercial panel testing, elucidating the distribution and frequency of known genetic variants associated with blood type, disease and physical traits across cat breeds. Blood group determining variants, which are relevant clinically and in cat breeding, were genotyped to assess the across breed distribution of blood types A, B and AB. Extensive panel testing identified 13 disease-associated variants in 48 breeds or breed types for which the variant had not previously been observed, strengthening the argument for panel testing across populations. The study also indicates that multiple breed clubs have effectively used DNA testing to reduce disease-associated genetic variants within certain pedigreed cat populations. Appearance-associated genetic variation in all cats is also discussed. Additionally, we combined genotypic data with phenotype information and clinical documentation, actively conducted owner and veterinarian interviews, and recruited cats for clinical examination to investigate the causality of a number of tested variants across different breed backgrounds. Lastly, genome-wide informative SNP heterozygosity levels were calculated to obtain a comparable measure of the genetic diversity in different cat breeds. This study represents the first comprehensive exploration of informative Mendelian variants in felines by screening over 10,000 domestic cats. The results qualitatively contribute to the understanding of feline variant heritage and genetic diversity and demonstrate the clinical utility and importance of such information in supporting breeding programs and the research community. The work also highlights the crucial commitment of pedigreed cat breeders and registries in supporting the establishment of large genomic databases that when combined with phenotype information can advance scientific understanding and provide insights that can be applied to improve the health and welfare of cats.

Abstract Serum triglyceride concentrations increase in dogs in overweight condition, which is typically assessed by body condition score (BCS). However, their associations with other markers of energy homeostasis are poorly characterized. The present study aimed to evaluate the associations between both BCS and triglyceride levels and other markers of lipid and glucose metabolism in healthy dogs in overweight condition. 534 overweight, but otherwise healthy, client-owned dogs were included. Serum concentrations of cholesterol, free fatty acids, triglycerides, insulin, glucose and fructosamine were measured. Dogs were assigned to lean (BCS: 3-5) or overweight (BCS: 6-7) categories, and linear models were used to assess the differences between BCS categories and the associations between triglycerides and the other variables, correcting for the effect of breed. Globally, “overweight” dogs had greater serum cholesterol (95% CI: 5.3-6.2 mmol/L or 205-237 mg/dL versus 5.1-5.4 mmol/L or 198-210 mg/dl, P = .003), insulin (95% CI: 17.5-22.1 μU/ml versus 16.7-18.0 μU/ml, P = .036) and were older (95% CI: 4.0-5.3 versus 3.4-3.7 years, P = .002) than lean dogs. Triglyceride concentrations were positively associated with fructosamine (r2 = 0.31, P = .001), cholesterol (r2 = 0.25, P < .001), insulin (r2 = 0.14, P = .003) and glucose (r2 = 0.10, P = .002), and negatively associated with free fatty acids (r2 = 0.11, P < .001). There was no association between triglyceride levels and age. In conclusion, both BCS and triglyceride concentrations were associated with other markers of glucose and lipid metabolism in overweight, but otherwise healthy dogs. Triglyceride concentrations were associated with an increase in insulin and fructosamine that might reflect an early-phase impairment in glucose tolerance which, surprisingly, was concurrent with lower basal free fatty acids.

BACKGROUND Renal diseases, such as chronic kidney disease (CKD) are common in dogs. While the kidneys have multiple important metabolic functions, the occurrence of metabolic disturbances in canine renal diseases has not been extensively studied. OBJECTIVES To identify metabolic changes in blood samples exhibiting elevated blood creatinine, indicating reduced renal filtration. ANIMALS Samples consisted of clinical samples analysed by a 1H NMR-based metabolomics platform. The case group included 23 samples with creatinine > 125 μmol/l, and the control group 873 samples with creatinine within the reference interval. METHODS Biomarker association with elevated creatinine was evaluated utilizing three statistical approaches: Wilcoxon rank-sum test and logistic regression analysis (FDR-corrected p-values), and classification using random forest. Means of the biomarkers were compared to reference intervals. A heatmap and histograms visualized the differences. RESULTS The levels of citrate, tyrosine, branched-chain amino acids, valine, leucine, albumin, linoleic acid % and the ratio of phenylalanine to tyrosine differed significantly both in the Wilcoxon test and logistic regression, acetate levels only in Wilcoxon test and docosapentaenoic acid % only in logistic regression (p <. 05). The ten most significant markers in random forest corresponded to the Wilcoxon test, supplemented with alanine. CONCLUSIONS AND CLINICAL IMPORTANCE This study identified multiple metabolic changes associated with elevated blood creatinine, including prospective diagnostic markers and therapeutic targets. The NMR metabolomics test is a promising tool for improving diagnostics and management of canine renal diseases. Further research is needed to verify the association of these changes to the canine patient’s clinical state.

Abstract Tooth resorption (TR) is one of cats’ most common dental diseases. It is a painful condition characterized by progressive dental destruction, which eventually results in loss of teeth. The aetiology of the TR remains unclear, but associations with old age, breed, other oral and dental diseases, and certain environmental factors have been suspected. In our study, we used part of the data from the extensive feline health and environmental survey of 8115 Finnish cats collected through an online survey targeted at cat owners. We aimed to investigate the characteristics of cats having TR and to study risk factors for TR. Because TR is difficult to detect and, in addition, the feline health survey was very comprehensive and included diagnoses defined by both veterinarians and owners themselves, we limited our study to a subpopulation of cats diagnosed with oral or dental disease by a veterinarian and undergone dental examination or surgery under sedation (n=944). The frequency of veterinary-diagnosed TR was 3.9% in the entire health survey data (316/8115) and increased to 21% in the subpopulation of veterinarian-diagnosed and sedated cats (202/944). We utilized case-control multivariable logistic regression in this subpopulation to determine the risk factors and breed variation of feline TR. The 202 cats diagnosed with TR were defined as TR cases and the 742 cats without TR diagnoses served as controls. Results indicate that the risk of TR increases with age. Dental calculus, gingivitis, and periodontitis were associated with TR. These findings and the interaction of dental calculus with gingivitis and periodontitis might suggest that inflammatory changes caused by dental calculus increase the risk of TR. We found Cornish Rex, European, and Ragdoll at higher risk for TR. Exotic-Persians had lower risk, and Turkish van and Devon Rex had no TR. The observed differences between breeds highlight a genetic contribution. In addition, female cats that had food available constantly had significantly less TR than female cats that had feeding times. The underlying influential reasons for this result remain unexplained in our study.

Abstract Inositol 1,4,5-trisphosphate receptors (IP 3 R) mediate Ca 2+ release from intracellular stores, contributing to complex regulation of numerous physiological responses. The involvement of the three IP 3 R genes ( ITPR1 , ITPR2 and ITPR3 ) in inherited human diseases has started to shed light on the essential roles of each receptor in different human tissues and cell types. Variants in the ITPR3 gene, which encodes IP 3 R3, have recently been found to cause demyelinating sensorimotor Charcot-Marie-Tooth neuropathy type 1J (CMT1J). In addition to peripheral neuropathy, immunodeficiency and tooth abnormalities are occasionally present. Here, we report the identification of a homozygous nonsense variant in the ITPR3 gene in Lancashire Heeler dogs, presenting with a severe developmental enamel defect and reduced nerve conduction velocity. We studied the primary skin fibroblasts of the affected dogs and observed that the nonsense variant in ITPR3 led to a complete absence of full-length IP 3 R3 protein. Unexpectedly, the protein levels of IP 3 R1 and IP 3 R2 were also markedly decreased, suggesting co-regulation. Functional Ca 2+ measurements revealed reduced IP 3 R-mediated Ca 2+ flux upon stimulation of G-protein-coupled-receptors in the affected dog fibroblasts. We were able to rescue the IP 3 R1 and IP 3 R2 depletion by proteasome inhibition but not the IP 3 R3 loss, which was facilitated by nonsense-mediated mRNA decay. These findings highlight the first spontaneous mammalian phenotype caused by a nonsense variant in ITPR3 , leading to the loss of IP 3 R3. The human and canine IP 3 R3 proteins are highly similar, and our study suggests that the tissue involvement resulting from the receptor’s dysfunction is also conserved. In summary, IP 3 R3 is critical for enamel formation and peripheral nerve maintenance. Author summary We investigated pet dogs, Lancashire Heelers, with impairments in tooth development and in the nerves that regulate limb muscles. Through genetic studies of the dog pedigree, we found that the phenotypes were caused by a recessively inherited mutation in the ITPR3 gene, which encodes one of three IP 3 receptors (IP 3 R) isoforms (IP 3 R3 isoform) that are needed for intracellular Ca 2+ signaling. Mutated IP 3 R3 has been recently linked to a human inherited neuropathy called Charcot-Marie-Tooth disease type 1J, which impairs peripheral nerve function and is accompanied by immunodeficiency and abnormal teeth in some individuals. We showed that in the skin cells of the affected dogs, the full-length IP 3 R3 protein was completely absent, and also the protein levels of the other two IP 3 R isoforms (IP 3 R1 and IP 3 R2) were severely lowered. This led to impaired agonist-induced Ca 2+ release and signaling. Our results demonstrate the high conservation between human and canine IP 3 receptors and their significance for different tissue systems. The genetic studies now highlight that IP 3 R3 is vital for peripheral nerve function and enamel development.

Abstract It has been described that many puppy owners experience a state called puppy blues involving stress, worry, anxiety, strain, frustration, or regret. While puppy blues is a commonly used term among dog owners, the term is nearly nonexistent in scientific literature. In turn, analogous phenomenon, postpartum affective disturbance of infant caregivers, is well described in the literature. This study aimed to develop and validate the first questionnaire to evaluate puppy blues. The methodology involved generating scale items based on a qualitative review of 135 pilot survey responses from people who had experienced distress during the puppy period, conducting exploratory factor analysis for the final scale items from a dataset of 1801 answers from Finnish dog owners (92% women), and collecting test-retest data from 265 individuals to assess the consistency of the measurement of items and factor structure across time. In addition, we collected an independent sample of 326 owners of 1–2-year-old dogs who answered the survey both regarding puppy period and current moment. The results indicate that the scale is a valid and reliable tool for measuring dog owners’ negative experiences and feelings related to puppyhood. We discovered three factors that describe different aspects of puppy blues: Frustration, Anxiety, and Weariness, which accounted for a significant proportion of the variance in puppy blues. The study demonstrated good internal consistency and consistency across two independent samples for the three identified factors. The test-retest reliability of the factors was good. Responses for the current timeframe compared to puppyhood experiences revealed significantly lower current scores across all factors for the current period, validating that the scale captures distress during puppyhood that diminishes over time. Interestingly, we found a fading affect bias where recollections of the experiences in the puppy period became more positive with time. Our findings shed light on the characteristics of puppy blues and provide a useful retrospective tool for measuring it.