Abstract RNA sequencing (RNA-seq) is widely used to identify differentially expressed genes (DEGs) and reveal biological mechanisms underlying complex biological processes. RNA-seq is often performed on heterogeneous samples and the resulting DEGs do not necessarily indicate the cell types where the differential expression occurred. While single-cell RNA-seq (scRNA-seq) methods solve this problem, technical and cost constraints currently limit its widespread use. Here we present single cell Mapper (scMappR), a method that assigns cell-type specificity scores to DEGs obtained from bulk RNA-seq by integrating cell-type expression data generated by scRNA-seq and existing deconvolution methods. After benchmarking scMappR using RNA-seq data obtained from sorted blood cells, we asked if scMappR could reveal known cell-type specific changes that occur during kidney regeneration. We found that scMappR appropriately assigned DEGs to cell-types involved in kidney regeneration, including a relatively small proportion of immune cells. While scMappR can work with any user supplied scRNA-seq data, we curated scRNA-seq expression matrices for ∼100 human and mouse tissues to facilitate its use with bulk RNA-seq data alone. Overall, scMappR is a user-friendly R package that complements traditional differential expression analysis available at CRAN. Highlights scMappR integrates scRNA-seq and bulk RNA-seq to re-calibrate bulk differentially expressed genes (DEGs). scMappR correctly identified immune-cell expressed DEGs from a bulk RNA-seq analysis of mouse kidney regeneration. scMappR is deployed as a user-friendly R package available at CRAN.

ABSTRACT Alternative polyadenylation of pre-mRNA has been recently shown to play important roles in development and cancer. Activating mutations in the Ras oncogene are common drivers of many human cancers but the mechanisms by which they cooperate with alternative polyadenylation are not known. By exploiting the genetics of C. elegans , we identified cfim-1/CFIm25 , a subunit of the alternative polyadenylation machine, as a key determinant of hyperactive Ras function. Ablation of cfim-1 increased penetrance of multivulva phenotype in let-60/Ras gain-of-function (gf) mutant through shortening of transcripts at the 3’ untranslated region, including p21 activated kinase pak-1/PAK1 and multidrug transporter mrp-5/ABCC1 . Depletion of CFIm25 in human KRAS-driven cancer cells resulted in a similar shortening of 3’ untranslated regions in the PAK1 and ABCC1 transcripts, which caused an epithelial-to-mesenchymal transition and increased cell migration. Exploiting the mechanisms by which alternative polyadenylation affects activated oncogene output could offer novel approaches for the treatment of Ras-driven tumors.

ABSTRACT The pituitary gland regulates essential physiological processes such as growth, pubertal onset, stress response, metabolism, reproduction, and lactation. While sex biases in these functions and hormone production have been described, the underlying identity, temporal deployment, and cell-type specificity of sex-biased pituitary gene regulatory networks are not fully understood. To capture sex differences in pituitary gene regulation dynamics during postnatal development, we performed 3’ untranslated region sequencing and small RNA sequencing to ascertain gene and microRNA expression respectively across five postnatal ages (postnatal days 12, 22, 27, 32, 37) that span the pubertal transition in female and male C57BL/6J mouse pituitaries (n=5-6 biological replicates for each sex at each age). We observed over 900 instances of sex-biased gene expression and 17 sex-biased microRNAs, with the majority of sex differences occurring with puberty. Using miRNA-gene target interaction databases, we identified 18 sex-biased genes that were putative targets of 5 sex-biased microRNAs. In addition, by combining our bulk RNA-seq with publicly available male and female mouse pituitary single-nuclei RNA-seq data, we obtained evidence that cell-type proportion sex differences exist prior to puberty and persist post-puberty for three major hormone-producing cell types: somatotropes, lactotropes, and gonadotropes. Finally, we predicted sex-biased genes in these three pituitary cell types after accounting for cell-type proportion differences between sexes. Our study reveals the identity and postnatal developmental trajectory of sex-biased gene expression in the mouse pituitary. This work also highlights the importance of considering sex biases in cell-type composition when understanding sex differences in the processes regulated by the pituitary gland. Highlights Male and female mouse pituitary gland gene and miRNA expression was profiled across five postnatal ages spanning pubertal development Abundant sex differences in pituitary gene expression exist prior to puberty and become more prominent upon puberty Combining expression data from genes and miRNAs revealed 18 putative sex-biased gene targets of 5 sex-biased miRNAs Sex differences in the proportions of somatotropes, lactotropes, and gonadotropes are predicted to occur prior to puberty

Abstract Incomplete lung development, also known as pulmonary hypoplasia, is a recognized cause of neonatal death and poor outcome for survivors. To date, there is no effective treatment that promotes fetal lung growth and maturation. Herein, we describe a novel stem cell-based approach that enhances fetal lung development via the administration of extracellular vesicles (EVs) derived from amniotic fluid stem cells (AFSCs). In experimental models of pulmonary hypoplasia, administration of AFSC-EVs promoted lung branching morphogenesis and alveolarization, and stimulated pulmonary epithelial cell and fibroblast differentiation. This regenerative ability was confirmed in two models of injured human lung cells, where human AFSC-EVs obtained following good manufacturing practices restored pulmonary epithelial homeostasis. AFSC-EV beneficial effects were exerted via the release of RNA cargo, primarily miRNAs, that regulate the expression of genes involved in fetal lung development. Our findings suggest that AFSC-EVs hold regenerative ability for underdeveloped fetal lungs, demonstrating potential for therapeutic application. One Sentence Summary Fetal lung regeneration via administration of extracellular vesicles derived from amniotic fluid stem cells

During gestation, uterine smooth muscle cells transition from a state of quiescence to one of contractility, but the molecular mechanisms underlying this transition at a genomic level are not well-known. To better understand these events, we evaluated the epigenetic landscape of the mouse myometrium during pregnancy, labor and post-partum. We established gestational timepoint-specific enrichment profiles involving histone H3K27 acetylation (H3K27ac), H3K4 tri-methylation (H3K4me3), and RNA polymerase II (RNAPII) occupancy by chromatin immunoprecipitation sequencing (ChIP-seq), as well as gene expression profiles by total RNA-sequencing (RNA-seq). Our findings reveal that 533 genes, including known contractility-driving genes ( Gja1 , Fos , Oxtr , Ptgs2 ), are upregulated during active labor due to an increase in transcription at gene bodies. Their promoters and putative intergenic enhancers, however, are epigenetically activated by H3K27ac as early as day 15, four days prior to the onset of active labor on day 19. In fact, we find that the majority of genome-wide H3K27ac or H3K4me3 peaks identified during active labor are present in the myometrium on day 15. Despite the early presence of H3K27ac at labor-associated genes, both an increase in non-coding enhancer RNA (eRNA) production, and in recruitment of RNAPII to corresponding genes occur during active labor, at labor upregulated gene loci. Our findings indicate that epigenetic activation of the myometrial genome precedes active labor by at least four days in the mouse model, suggesting the myometrium is poised for rapid activation of contraction-associated genes in order to exit the state of quiescence.

Abstract Although the hypothalamus plays a critical role in the regulation of puberty, more research is needed to identify the gene regulatory networks that control pubertal timing. Here, we investigate the age-, sex- and cell-type-specific gene regulation in the hypothalamus across the pubertal transition. We used RNA-seq to profile hypothalamic gene expression in male and female mice at five time points spanning the onset of puberty (postnatal days (PD) 12, 22, 27, 32, and 37). By combining this data with hypothalamic scRNA-seq data of pre- and post-pubertal mice, we were able to assign gene expression changes to their cell types of origin. In our colony, pubertal onset occurs earlier in male mice allowing us to focus on genes whose expression is dynamic across ages and offset between sexes and to explore bases of sex effects. Our age-by- sex pattern of expression enriched for biological pathways involved hormone production, neuronal activation, and glial maturation. Additionally, we found a dramatic expansion of oligodendrocytes precursor cells into mature oligodendrocytes spanning the pre-pubertal (PD12) to peri-pubertal (PD27) timepoints, and that genes driving this expansion enrich for genes involved in pubertal regulation. Together, by incorporating multiple biological timepoints with male and female mice simultaneously, our work furthers the understanding of gene and cell-type changes that accompany the development of secondary sex characteristics in both sexes.

Differential gene expression analysis using RNA sequencing (RNA-seq) data is a standard approach for making biological discoveries. Ongoing large-scale efforts to process and normalize publicly available gene expression data enable rapid and systematic reanalyses. While several powerful tools systematically process RNA-seq data enabling their re-analysis, few resources systematically recompute differentially expressed genes (DEGs) generated from individual studies. We developed a robust differential expression analysis pipeline that allowed us to recompute 3162 human DEG lists from The Cancer Genome Atlas, Genotype-Tissue Expression Consortium, and 142 studies within the Sequence Read Archive. After measuring the accuracy of the recomputed DEG lists, we built the Differential Expression Enrichment Tool (DEET) which enables users to interact with the recomputed DEG lists. DEET, available through CRAN and RShiny, systematically queries which of the recomputed DEG lists share similar genes, pathways, and TF targets to their own gene lists. DEET identifies relevant studies based on shared results with the user's gene lists, aiding in hypothesis generation and data-driven literature review.