A high-quality sequence assembly of the zebrafish genome reveals the largest gene set of any vertebrate and provides information on key genomic features, and comparison to the human reference genome shows that approximately 70% of human protein-coding genes have at least one clear zebrafish orthologue. The genome of the zebrafish — a key model organism for the study of development and human disease — has now been sequenced and published as a well-annotated reference genome. Zebrafish turns out to have the largest gene set of any vertebrate so far sequenced, and few pseudogenes. Importantly for disease studies, comparison between human and zebrafish sequences reveals that 70% of human genes have at least one obvious zebrafish orthologue. A second paper reports on an ongoing effort to identify and phenotype disruptive mutations in every zebrafish protein-coding gene. Using the reference genome sequence along with high-throughput sequencing and efficient chemical mutagenesis, the project's initial results — covering 38% of all known protein-coding genes — they describe phenotypic consequences of more than 1,000 alleles. The long-term goal is the creation of a knockout allele in every protein-coding gene in the zebrafish genome. All mutant alleles and data are freely available at go.nature.com/en6mos . Zebrafish have become a popular organism for the study of vertebrate gene function1,2. The virtually transparent embryos of this species, and the ability to accelerate genetic studies by gene knockdown or overexpression, have led to the widespread use of zebrafish in the detailed investigation of vertebrate gene function and increasingly, the study of human genetic disease3,4,5. However, for effective modelling of human genetic disease it is important to understand the extent to which zebrafish genes and gene structures are related to orthologous human genes. To examine this, we generated a high-quality sequence assembly of the zebrafish genome, made up of an overlapping set of completely sequenced large-insert clones that were ordered and oriented using a high-resolution high-density meiotic map. Detailed automatic and manual annotation provides evidence of more than 26,000 protein-coding genes6, the largest gene set of any vertebrate so far sequenced. Comparison to the human reference genome shows that approximately 70% of human genes have at least one obvious zebrafish orthologue. In addition, the high quality of this genome assembly provides a clearer understanding of key genomic features such as a unique repeat content, a scarcity of pseudogenes, an enrichment of zebrafish-specific genes on chromosome 4 and chromosomal regions that influence sex determination.

Matthew Hurles and colleagues report the first direct comparative analysis of male and female germline mutation rates from whole-genome sequences of two parent-offspring trios sequenced as part of the 1000 Genomes Project. They identify variation in paternal and maternal mutation rates between these two families. J.B.S. Haldane proposed in 1947 that the male germline may be more mutagenic than the female germline1. Diverse studies have supported Haldane's contention of a higher average mutation rate in the male germline in a variety of mammals, including humans2,3. Here we present, to our knowledge, the first direct comparative analysis of male and female germline mutation rates from the complete genome sequences of two parent-offspring trios. Through extensive validation, we identified 49 and 35 germline de novo mutations (DNMs) in two trio offspring, as well as 1,586 non-germline DNMs arising either somatically or in the cell lines from which the DNA was derived. Most strikingly, in one family, we observed that 92% of germline DNMs were from the paternal germline, whereas, in contrast, in the other family, 64% of DNMs were from the maternal germline. These observations suggest considerable variation in mutation rates within and between families.

Mesenchymal stem cells (MSCs) and osteolineage cells contribute to the hematopoietic stem cell (HSC) niche in the bone marrow of long bones. However, their developmental relationships remain unclear. In this study, we demonstrate that different MSC populations in the developing marrow of long bones have distinct functions. Proliferative mesoderm-derived nestin− MSCs participate in fetal skeletogenesis and lose MSC activity soon after birth. In contrast, quiescent neural crest-derived nestin+ cells preserve MSC activity, but do not generate fetal chondrocytes. Instead, they differentiate into HSC niche-forming MSCs, helping to establish the HSC niche by secreting Cxcl12. Perineural migration of these cells to the bone marrow requires the ErbB3 receptor. The neonatal Nestin-GFP+ Pdgfrα− cell population also contains Schwann cell precursors, but does not comprise mature Schwann cells. Thus, in the developing bone marrow HSC niche-forming MSCs share a common origin with sympathetic peripheral neurons and glial cells, and ontogenically distinct MSCs have non-overlapping functions in endochondrogenesis and HSC niche formation.

RNA-binding proteins (RBPs) play a crucial role in key cellular processes, including RNA transport, splicing, polyadenylation and stability. Understanding the interaction between RBPs and RNA is key to improve our knowledge of RNA processing, localization and regulation in a global manner. Despite advances in recent years, a unified non-redundant resource that includes information on experimentally validated motifs, RBPs and integrated tools to exploit this information is lacking. Here, we developed a database named ATtRACT (available at http://attract.cnic.es) that compiles information on 370 RBPs and 1583 RBP consensus binding motifs, 192 of which are not present in any other database. To populate ATtRACT we (i) extracted and hand-curated experimentally validated data from CISBP-RNA, SpliceAid–F, RBPDB databases, (ii) integrated and updated the unavailable ASD database and (iii) extracted information from Protein-RNA complexes present in Protein Data Bank database through computational analyses. ATtRACT provides also efficient algorithms to search a specific motif and scan one or more RNA sequences at a time. It also allows discovering de novo motifs enriched in a set of related sequences and compare them with the motifs included in the database. Database URL:http:// attract. cnic. es

Abstract Summary Spatial transcriptomics has changed our way to study tissue structure and cellular organization. However, there are still limitations in its resolution, and most available plaXorms do not reach a single cell resolution. To address this issue, we introduce SpatialDDLS, a fast neural network-based algorithm for cell type deconvolution of spatial transcriptomics data. SpatialDDLS leverages single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) data to simulate mixed transcriptional profiles with predefined cellular composition, which are subsequently used to train a fully-connected neural network to uncover cell type diversity within each spot. By comparing it with two state-of-the-art spatial deconvolution methods, we demonstrate that SpatialDDLS is an accurate and faster alternative to the available state-of-the art tools. Availability and implementation The R package SpatialDDLS is available via CRAN-The Comprehensive R Archive Network: https://CRAN.R-project.org/package=SpatialDDLS . A detailed manual of the main functionalities implemented in the package can be found at https://diegommcc.github.io/SpatialDDLS . Contact fscabo@cnic.es Supplementary information Supplementary data are available at Bioinformatics online.

ABSTRACT During cardiac development, cells from the precardiac mesoderm fuse to form the primordial heart tube, which then grows by addition of further progenitors to the venous and arterial poles. In the zebrafish, wilms tumor 1 transcription factor a ( wt1a ) and b ( wt1b ) are expressed in the pericardial mesoderm at the venous pole of the forming heart tube. The pericardial mesoderm forms a single layered mesothelial sheet that contributes to further the growth of the myocardium, and forms the proepicardium. Proepicardial cells are subsequently transferred to the myocardial surface and give rise to the epicardium, the outer layer covering the myocardium in the adult heart. wt1a/b expression is downregulated during the transition from pericardium to myocardium, but remains high in proepicardial cells. Here we show that sustained wt1 expression impaired cardiomyocyte maturation including sarcomere assembly, ultimately affecting heart morphology and cardiac function. ATAC-seq data analysis of cardiomyocytes overexpressing wt1 revealed that chromatin regions associated with myocardial differentiation genes remain closed upon wt1b overexpression in cardiomyocytes, suggesting that wt1 represses a myocardial differentiation program. Indeed, a subset of wt1a/b -expressing cardiomyocytes changed their cell adhesion properties, delaminated from the myocardial epithelium, and upregulated the expression of epicardial genes, as confirmed by in vivo imaging. Thus, we conclude that wt1 acts as a break for cardiomyocyte differentiation by repressing chromatin opening at specific genomic loci and that sustained ectopic expression of wt1 in cardiomyocytes can lead to their transformation into epicardial cells.

Pluripotency is regulated by a network of transcription factors that maintains early embryonic cells in an undifferentiated state while allowing them to proliferate. NANOG is a critical factor for maintaining pluripotency and its role in primordial germ cell differentiation has been well described. However, Nanog is expressed during gastrulation across all the posterior epiblast, and only later in development its expression is restricted to primordial germ cells. In this work, we unveiled a previously unknown mechanism by which Nanog specifically represses the anterior epiblast lineage. Analysis of transcriptional data from both embryonic stem cells and gastrulating mouse embryos revealed Pou3f1 expression to be negatively correlated with that of Nanog during the early stages of differentiation. We have functionally demonstrated Pou3f1 to be a direct target of NANOG by using a dual transgene system for the controlled expression of Nanog . Use of Nanog null ES cells further demonstrated a role for Nanog in repressing anterior neural genes. Deletion of a NANOG binding site (BS) located nine kilobases downstream of the transcription start site of Pou3f1 revealed this BS to have a specific role in the regionalization of the expression of this gene in the embryo. Our results indicate an active role of Nanog inhibiting the neural fate by repressing Pou3f1 at the onset of gastrulation.

Atherosclerosis is the main medical problem in Hutchinson-Gilford progeria syndrome, a rare premature aging disorder caused by the mutant lamin-A protein progerin. Recently, we found that limiting progerin expression to vascular smooth muscle cells (VSMCs) is sufficient to hasten atherosclerosis and death in