There is an increasing understanding that variation in gene presence-absence plays an important role in the heritability of agronomic traits; however, there have been relatively few studies on variation in gene presence-absence in crop species. Hexaploid wheat is one of the most important food crops in the world and intensive breeding has reduced the genetic diversity of elite cultivars. Major efforts have produced draft genome assemblies for the cultivar Chinese Spring, but it is unknown how well this represents the genome diversity found in current modern elite cultivars. In this study we build an improved reference for Chinese Spring and explore gene diversity across 18 wheat cultivars. We predict a pangenome size of 140 500 ± 102 genes, a core genome of 81 070 ± 1631 genes and an average of 128 656 genes in each cultivar. Functional annotation of the variable gene set suggests that it is enriched for genes that may be associated with important agronomic traits. In addition to variation in gene presence, more than 36 million intervarietal single nucleotide polymorphisms were identified across the pangenome. This study of the wheat pangenome provides insight into genome diversity in elite wheat as a basis for genomics-based improvement of this important crop. A wheat pangenome, GBrowse, is available at http://appliedbioinformatics.com.au/cgi-bin/gb2/gbrowse/WheatPan/, and data are available to download from http://wheatgenome.info/wheat_genome_databases.php.

Abstract Degeneration of the nucleus pulposus (NP) is a major contributor to intervertebral disc degeneration (IVDD) and low back pain. However, the underlying molecular complexity and cellular heterogeneity remain poorly understood. Here, we first reported a comprehensive single-cell resolution transcriptional landscape of human NP. Six novel human nucleus pulposus cell (NPCs) populations were identified by distinct molecular signatures. The potential functional differences among NPC subpopulations were analyzed at the single-cell level. Predictive genes, transcriptional factors, and signal pathways with respect to degeneration grades were analyzed. We reported that fibroNPCs, one of our identified subpopulations, might be a population for NP regeneration. CD90+NPCs were observed to be progenitor cells in degenerative NP tissues. NP-infiltrating immune cells comprise a previously unrecognized diversity of cell types, including granulocytic myeloid-derived suppressor cells (G-MDSCs). We uncovered CD11b, OLR1, and CD24 as surface markers of NP-derived G-MDSCs. The G-MDSCs were also found to be enriched in mildly degenerated (grade I and II) NP tissues compared to severely degenerated (grade III and IV) NP tissues. Their immunosuppressive function and protective effects for NPCs were revealed. Collectively, this study revealed the NPC type complexity and phenotypic characteristics in NP, providing new insights and clues for IVDD treatment.

Abstract We previously used a pulse-based in vitro assay to unveil targetable signalling pathways associated with innate cisplatin resistance in lung adenocarcinoma (Hastings et al., 2020). Here we advanced this model system and identified a non- genetic mechanism of resistance that drives recovery and regrowth in a subset of cells. Using RNAseq and a suite of biosensors to track single cell fates both in vitro and in vivo, we identified that early S phase cells have a greater ability to maintain proliferative capacity, which correlated with reduced DNA damage over multiple generations. In contrast, cells in G1, late S or those treated with PARP/RAD51 inhibitors, maintained higher levels of DNA damage and underwent prolonged S/G2 phase arrest and senescence. Combined with our previous work, these data indicate that there is a non-genetic mechanism of resistance in lung adenocarcinoma that is dependent on the cell cycle stage at the time of cisplatin exposure.

Weight loss through lifestyle interventions, notably low-energy diets, offers glycemic benefits in populations with overweight-associated prediabetes. However, more than 50% of these individuals fail to achieve normoglycemia after weight loss. Circulating lipids hold potential for evaluating dietary impacts and predicting diabetes risk.

Abstract Distal hereditary motor neuropathies (dHMNs) are a group of inherited diseases involving the progressive, length-dependent axonal degeneration of the lower motor neurons. There are currently 29 reported causative genes and 4 disease loci implicated in dHMN. Despite the high genetic heterogeneity, mutations in the known genes account for less than 20% of dHMN cases with the mutations identified predominantly being point mutations or indels. We have expanded the spectrum of dHMN mutations with the identification of a 1.35 Mb complex structural variation (SV) causing a form of autosomal dominant dHMN (DHMN1 OMIM %182906). Given the complex nature of SV mutations and the importance of studying pathogenic mechanisms in a neuronal setting, we generated a patient-derived DHMN1 motor neuron model harbouring the 1.35 Mb complex insertion. The DHMN1 complex insertion creates a duplicated copy of the first 10 exons of the ubiquitin-protein E3 ligase gene ( UBE3C ) and forms a novel gene-intergenic fusion sense transcript by incorporating a terminal pseudo-exon from intergenic sequence within the DHMN1 locus. The UBE3C intergenic fusion ( UBE3C-IF ) transcript does not undergo nonsense-mediated decay and results in a significant reduction of wild type full length UBE3C (UBE3C-WT) protein levels in DHMN1 iPSC-derived motor neurons. An engineered transgenic C. elegans model expressing the UBE3C-IF transcript in GABA-ergic motor neurons shows neuronal synaptic transmission deficits. Furthermore, the transgenic animals are susceptible to heat stress which may implicate defective protein homeostasis underlying DHMN1 pathogenesis. Identification of the novel UBE3C-IF gene-intergenic fusion transcript in motor neurons highlights a potential new disease mechanism underlying axonal and motor neuron degeneration. These complementary models serve as a powerful paradigm for studying the DHMN1 complex SV and an invaluable tool for defining therapeutic targets for DHMN1.

Abstract Chronic low back pain (LBP) is the leading cause of global disability. Vertebral bone marrow lesions (BMLs), one etiological factor for chronic LBP, are MRI signal changes in the vertebral bone marrow that extend from the disc endplate. The adipogenesis of bone marrow mesenchymal stem cells (BM-MSCs) could explain fatty replacement (FR) in normal bone marrow. FR is the most common type of BMLs. Here we show how the gut microbiome and serum metabolome change and how they interact in LBP patients with or without FR. The serum metabolome of chronic LBP patients with FR is characterized by decreased levels of branched-chain amino acids (BCAAs), which correlate with a gut microbiome that has important capability to regulate BCAA degradation pathway. Ruminococcus gnavus, Roseburia hominis and Lachnospiraceae bacterium 8 1 57FAA are identified as the main species driving the association between biosynthesis of BCAAs and BM-MSCs metabolism in LBP with FR individuals. In vitro work demonstrates that BCAAs can induce the adipogenesis of BM-MSCs by activating the SIRT4 pathway. Our findings provide a deep insight into understanding the role of the disturbed gut ecosystem in FR and LBP.