Abstract The members of the tribe Brassiceae share a whole genome triplication (WGT), and one proposed model for its formation is a “two-step” pair of hybridizations producing hexaploid descendants. However, evidence for this model is incomplete, and the evolutionary and functional constraints that drove evolution after the hexaploidy are even less understood. Here we report a new genome sequence of Crambe hispanica , a species sister to most sequenced Brassiceae. Using this new genome and three others that share the hexaploidy, we traced the history of gene loss after the WGT using POInT (the Polyploidy Orthology Inference Tool). We confirm the two-step formation model and infer that there was a significant temporal gap between those two allopolyploidizations, with about a third of the gene losses from the first two subgenomes occurring prior to the arrival of the third. We also, for the 90,000 individual genes in our study, make parental “subgenome” assignments, inferring, with measured uncertainty, which of the progenitor genomes of the allohexaploidy each gene derives from. We further show that each subgenome has a statistically distinguishable rate of homoeolog losses. There is little indication of functional distinction between the three subgenomes: the individual subgenomes show no patterns of functional enrichment, no excess of shared protein-protein or metabolic interactions between their members, and no biases in their likelihood of having experienced a recent selective sweep. We propose a “mix and match” model of allopolyploidy, where subgenome origin drives homoeolog loss propensities but where genes from different subgenomes function together without difficulty.

Abstract Background Neddylation (NAE) inhibition, affecting posttranslational protein function and turnover, is a promising therapeutic approach to cancer. We report cytotoxic vulnerability to NAE inhibitors in a subset of glioblastoma (GBM) preclinical models and identify genetic alterations and biological processes underlying differential response. Methods GBM DNA sequencing and transcriptomic data were queried for genes associated with response to NAE inhibition; candidates were validated by molecular techniques. Multi-omics and functional assays revealed processes implicated in NAE inhibition response. Results Transcriptomics and shotgun proteomics depict PTEN signaling, DNA replication, and DNA repair pathways as significant differentiators between sensitive and resistant models. Vulnerability to MLN4924, a NAE inhibitor, is associated with elevated S-phase populations, DNA re-replication, and DNA damage. In a panel of GBM models, loss of WT PTEN is associated with resistance to different NAE inhibitors. A NAE Inhibition Response Gene set could segregate the GBM cell lines that are most resistant to MLN4924. Conclusions Loss of WT PTEN is associated with non-sensitivity to three different compounds that inhibit NAE in GBM. A NAE Inhibition Response Gene Set largely consisting of DNA replication genes could segregate GBM cell lines most resistant to NAEi and may be the basis for future development of NAE inhibition signatures of vulnerability and clinical trial enrollment within a precision medicine paradigm.

Background: In single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) analysis, assignment of likely cell types remains a time-consuming, error-prone, and biased process. Current packages for identity assignment use limited types of reference data, and often have rigid data structure requirements. As such, a more flexible tool, capable of handling multiple types of reference data and data structures, would be beneficial. Findings: To address difficulties in cluster identity assignment, we developed the clustifyr R package. The package leverages external datasets, including gene expression profiles from scRNA-seq, bulk RNA-seq, microarray expression data, and/or signature gene lists, to assign likely cell types. We benchmark various parameters of a correlation-based approach, and also implement a variety of gene list enrichment methods. By providing tools for exploratory data analysis, we demonstrate the feasibility of a simple and effective data-driven approach for cell type assignment in scRNA-seq cell clusters. Conclusions: clustifyr is a lightweight and effective cell type assignment tool developed for compatibility with various scRNA-seq analysis workflows. clustifyr is publicly available at https://github.com/rnabioco/clustifyr .

Many crops are polyploid or have a polyploid ancestry. Recent phylogenetic analyses have found that polyploidy often preceded the domestication of crop plants. One explanation for this observation is that increased genetic diversity following polyploidy may have been important during the strong artificial selection that occurs during domestication. To test the connection between domestication and polyploidy, we identified and examined candidate genes associated with the domestication of the diverse crops of Brassica rapa . Like all "diploid" flowering plants, B. rapa has a diploidized paleopolyploid genome and experienced many rounds of whole genome duplication (WGD). We analyzed transcriptome data of more than hundred cultivated B. rapa accessions. Using a combination of approaches, we identified more than 3,000 candidate genes associated with the domestication of four major B. rapa crops. Consistent with our expectation, we found that the candidate genes were significantly enriched with genes derived from the Brassiceae mesohexaploidy. We also observed that paleologs contained significantly more genetic diversity than non-paleologs, suggesting that elevated genetic variation may explain why paleologs are enriched among domestication candidate genes. Our analyses demonstrate the key role of polyploidy in the domestication of B. rapa and provide support for its importance in the success of modern agriculture.

By modeling the homoeologous gene losses that occurred in fifty genomes deriving from ten distinct polyploidy events, we show that the evolutionary forces acting on polyploids are remarkably similar, regardless of whether they occur in flowering plants, ciliates, fishes or yeasts. The models suggest these events were nearly all allopolyploidies, with two distinct progenitors contributing to the modern species. We show that many of the events show a relative rate of duplicate gene loss prior to the first post-polyploidy speciation that is significantly higher than in later phases of their evolution. The relatively low selective constraint seen for the single-copy genes these losses produced lead us to suggest that most of the purely selectively neutral duplicate gene losses occur in the immediate post-polyploid period. We also find ongoing and extensive reciprocal gene losses (RGL; alternative losses of duplicated ancestral genes) between these genomes. With the exception of a handful of closely related taxa, all of these polyploid organisms are separated from each other by tens to thousands of reciprocal gene losses. As a result, it is very unlikely that viable diploid hybrid species could form between these taxa, since matings between such hybrids would tend to produce offspring lacking essential genes. It is therefore possible that the relatively high frequency of recurrent polyploidies in some lineages may be due to the ability of new polyploidies to bypass RGL barriers.