HL
Harry Leitch
Author with expertise in Induction and Differentiation of Pluripotent Stem Cells
Achievements
Cited Author
Open Access Advocate
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
9
(67% Open Access)
Cited by:
1,652
h-index:
23
/
i10-index:
26
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

A Unique Gene Regulatory Network Resets the Human Germline Epigenome for Development

Walfred Tang et al.Jun 1, 2015
Resetting of the epigenome in human primordial germ cells (hPGCs) is critical for development. We show that the transcriptional program of hPGCs is distinct from that in mice, with co-expression of somatic specifiers and naive pluripotency genes TFCP2L1 and KLF4. This unique gene regulatory network, established by SOX17 and BLIMP1, drives comprehensive germline DNA demethylation by repressing DNA methylation pathways and activating TET-mediated hydroxymethylation. Base-resolution methylome analysis reveals progressive DNA demethylation to basal levels in week 5-7 in vivo hPGCs. Concurrently, hPGCs undergo chromatin reorganization, X reactivation, and imprint erasure. Despite global hypomethylation, evolutionarily young and potentially hazardous retroelements, like SVA, remain methylated. Remarkably, some loci associated with metabolic and neurological disorders are also resistant to DNA demethylation, revealing potential for transgenerational epigenetic inheritance that may have phenotypic consequences. We provide comprehensive insight on early human germline transcriptional network and epigenetic reprogramming that subsequently impacts human development and disease.
0
Citation582
0
Save
0

Hypogonadotropic hypogonadism in mice lacking a functional Kiss1 gene

Xavier Tassigny et al.Jun 12, 2007
The G protein-coupled receptor GPR54 (AXOR12, OT7T175) is central to acquisition of reproductive competency in mammals. Peptide ligands (kisspeptins) for this receptor are encoded by the Kiss1 gene, and administration of exogenous kisspeptins stimulates hypothalamic gonadotropin-releasing hormone (GnRH) release in several species, including humans. To establish that kisspeptins are the authentic agonists of GPR54 in vivo and to determine whether these ligands have additional physiological functions we have generated mice with a targeted disruption of the Kiss1 gene. Kiss1 -null mice are viable and healthy with no apparent abnormalities but fail to undergo sexual maturation. Mutant female mice do not progress through the estrous cycle, have thread-like uteri and small ovaries, and do not produce mature Graffian follicles. Mutant males have small testes, and spermatogenesis arrests mainly at the early haploid spermatid stage. Both sexes have low circulating gonadotropin (luteinizing hormone and follicle-stimulating hormone) and sex steroid (β-estradiol or testosterone) hormone levels. Migration of GnRH neurons into the hypothalamus appears normal with appropriate axonal connections to the median eminence and total GnRH content. The hypothalamic–pituitary axis is functional in these mice as shown by robust luteinizing hormone secretion after peripheral administration of kisspeptin. The virtually identical phenotype of Gpr54 - and Kiss1 -null mice provides direct proof that kisspeptins are the true physiological ligand for the GPR54 receptor in vivo. Kiss1 also does not seem to play a vital role in any other physiological processes other than activation of the hypothalamic–pituitary–gonadal axis, and loss of Kiss1 cannot be overcome by compensatory mechanisms.
62

Global regulatory transitions at core promoters demarcate the mammalian germline cycle

Nevena Cvetešić et al.Oct 30, 2020
Abstract Core promoters integrate regulatory inputs of genes 1–3 . Global dynamics of promoter usage can reveal systemic changes in how genomic sequence is interpreted by the cell 4 Here we report the first analysis of promoter dynamics and code switching in the mammalian germ line, characterising the full cycle of transitions from embryonic stem cells through germline, oogenesis, and zygotic genome activation. Using Super Low Input Carrier-CAGE 5,6 (SLIC-CAGE) we show that mouse germline development starts with the somatic promoter code, followed by a prominent switch to the maternal code during follicular oogenesis. The sequence features underlying the shift from somatic to maternal code are conserved across vertebrates, despite large differences in promoter nucleotide compositions. In addition, we show that, prior to this major shift, the promoters of gonadal germ cells diverge from the canonical somatic transcription initiation. This divergence is distinct from the promoter code used later by developing oocytes and reveals genome-wide promoter remodelling associated with alternative nucleosome positioning during early female and male germline development. Collectively, our findings establish promoter-level regulatory transitions as a central, conserved feature of the vertebrate life cycle.
62
Citation4
0
Save
16

The PREGCARE study: Personalized recurrence risk assessment following the birth of a child with a pathogenic de novo mutation

Marie Bernkopf et al.Jul 27, 2022
Abstract Next-generation sequencing has led to a dramatic improvement in molecular diagnoses of serious pediatric disorders caused by apparently de novo mutations (DNMs); by contrast, clinicians’ ability to counsel the parents about the risk of recurrence in a future child has lagged behind. Owing to the possibility that one of the parents could be mosaic in their germline, a recurrence risk of 1-2% is frequently quoted, but for any specific couple, this figure is usually incorrect. We present a systematic approach to providing individualized recurrence risk stratification, by combining deep-sequencing of multiple tissues in the mother-father-child trio with haplotyping to determine the parental origin of the DNM. In the first 58 couples analysed (total of 59 DNMs in 49 different genes), the risk for 35 (59%) DNMs was decreased below 0.1% but for 6 (10%) couples it was increased owing to parental mosaicism - that could be quantified in semen (recurrence risks of 5.6-12.1%) for the paternal cases. Deep-sequencing of the DNM efficiently identifies couples at greatest risk for recurrence and may qualify them for additional reproductive technologies. Haplotyping can further reassure many other couples that their recurrence risk is very low, but its implementation is more technically challenging and will require better understanding of how couples respond to information that reduces their risks.
16
Citation2
0
Save
0

SLIC-CAGE: high-resolution transcription start site mapping using nanogram-levels of total RNA

Nevena Cvetešić et al.Jul 15, 2018
Cap analysis of gene expression (CAGE) is a methodology for genome-wide quantitative mapping of mRNA 5'ends to precisely capture transcription start sites at a single nucleotide resolution. In combination with high-throughput sequencing, CAGE has revolutionized our understanding of rules of transcription initiation, led to discovery of new core promoter sequence features and discovered transcription initiation at enhancers genome-wide. The biggest limitation of CAGE is that even the most recently improved version (nAnT-iCAGE) still requires large amounts of total cellular RNA (5 micrograms), preventing its application to scarce biological samples such as those from early embryonic development or rare cell types. Here, we present SLIC-CAGE, a Super-Low Input Carrier-CAGE approach to capture 5'ends of RNA polymerase II transcripts from as little as 5-10 ng of total RNA. The dramatic increase in sensitivity is achieved by specially designed, selectively degradable carrier RNA. We demonstrate the ability of SLIC-CAGE to generate data for genome-wide promoterome with 1000-fold less material than required by existing CAGE methods by generating a complex, high quality library from mouse embryonic day (E) 11.5 primordial germ cells.
0

Signalling pathways drive heterogeneity of ground state pluripotency

Kirsten McEwen et al.Jul 20, 2018
Pluripotent stem cells (PSCs) can self-renew indefinitely while maintaining the ability to generate all cell types of the body. This plasticity is proposed to require heterogeneity in gene expression, driving a metastable state which may allow flexible cell fate choices. Contrary to this, naive PSC grown in fully defined '2i' environmental conditions, containing small molecule inhibitors of MEK and GSK3 kinases, show homogenous pluripotency and lineage marker expression. However, here we show that 2i induces greater genome-wide heterogeneity than traditional serum-containing growth environments at the population level across both male and female PSCs. This heterogeneity is dynamic and reversible over time, consistent with a dynamic metastable equilibrium of the pluripotent state. We further show that the 2i environment causes increased heterogeneity in the calcium signalling pathway at both the population and single-cell level. Mechanistically, we identify loss of robustness regulators in the form of negative feedback to the upstream EGF receptor. Our findings advance the current understanding of the plastic nature of the pluripotent state and highlight the role of signalling pathways in the control of transcriptional heterogeneity. Furthermore, our results have critical implications for the current use of kinase inhibitors in the clinic, where inducing heterogeneity may increase the risk of cancer metastasis and drug resistance.
40

Primordial germ cell DNA demethylation and development require DNA translesion synthesis

Payal Shah et al.Jul 5, 2023
Abstract Mutations in DNA damage response (DDR) factors are associated with human infertility, which affects up to 15% of the population. It remains unclear if the role of DDR is solely in meiosis. One pathway implicated in human fertility is DNA translesion synthesis (TLS), which allows replication impediments to be bypassed. We find that TLS is essential for pre-meiotic germ cell development in the embryo. Loss of the central TLS component, REV1, significantly inhibits the induction of human PGC-like cells (hPGCLCs). This is recapitulated in mice, where deficiencies in TLS initiation ( Rev1 -/- or Pcna K164R/K164R ) or extension ( Rev7 -/- ) result in a >150-fold reduction in the number of primordial germ cells (PGCs) and complete sterility. In contrast, the absence of TLS does not impact the growth, function, or homeostasis of somatic tissues. Surprisingly, we find a complete failure in both activation of the germ cell transcriptional program and in DNA demethylation, a critical step in germline epigenetic reprogramming. Our findings show that for normal fertility, DNA repair is required not only for meiotic recombination but for progression through the earliest stages of germ cell development in mammals.