Patterns of Early Migration In order to gain insight into various migrations that must have happened during movement of early humans into Asia and the subsequent populating of the largest continent on Earth, the HUGO Pan-Asian SNP Consortium (p. 1541 ) analyzed genetic variation in almost 2000 individuals representing 73 Asian and two non-Asian populations. The results suggest that there may have been a single major migration of people into Asia and a subsequent south-to-north migration across the continent. While most populations from the same linguistic group tend to cluster together in terms of relatedness, several do not, clustering instead with their geographic neighbors, suggesting either substantial recent mixing among the populations or language replacement. Furthermore, data from indigenous Taiwanese populations appear to be inconsistent with the idea of a Taiwan homeland for Austronesian populations.

The mammalian genome harbors up to one million regulatory elements often located at great distances from their target genes. Long-range elements control genes through physical contact with promoters and can be recognized by the presence of specific histone modifications and transcription factor binding. Linking regulatory elements to specific promoters genome-wide is currently impeded by the limited resolution of high-throughput chromatin interaction assays. Here we apply a sequence capture approach to enrich Hi-C libraries for >22,000 annotated mouse promoters to identify statistically significant, long-range interactions at restriction fragment resolution, assigning long-range interacting elements to their target genes genome-wide in embryonic stem cells and fetal liver cells. The distal sites contacting active genes are enriched in active histone modifications and transcription factor occupancy, whereas inactive genes contact distal sites with repressive histone marks, demonstrating the regulatory potential of the distal elements identified. Furthermore, we find that coregulated genes cluster nonrandomly in spatial interaction networks correlated with their biological function and expression level. Interestingly, we find the strongest gene clustering in ES cells between transcription factor genes that control key developmental processes in embryogenesis. The results provide the first genome-wide catalog linking gene promoters to their long-range interacting elements and highlight the complex spatial regulatory circuitry controlling mammalian gene expression.

Sarah Elderkin and colleagues show that PRC1 acts as a master regulator of genome architecture in mouse embryonic stem cells by organizing genes in three-dimensional interaction networks. They find that the strongest spatial network is composed of the four Hox clusters and key early developmental transcription factor genes, and they propose that selective release of genes from this spatial network underlies cell fate specification during embryonic development. The Polycomb repressive complexes PRC1 and PRC2 maintain embryonic stem cell (ESC) pluripotency by silencing lineage-specifying developmental regulator genes1. Emerging evidence suggests that Polycomb complexes act through controlling spatial genome organization2,3,4,5,6,7,8,9. We show that PRC1 functions as a master regulator of mouse ESC genome architecture by organizing genes in three-dimensional interaction networks. The strongest spatial network is composed of the four Hox gene clusters and early developmental transcription factor genes, the majority of which contact poised enhancers. Removal of Polycomb repression leads to disruption of promoter-promoter contacts in the Hox gene network. In contrast, promoter-enhancer contacts are maintained in the absence of Polycomb repression, with accompanying widespread acquisition of active chromatin signatures at network enhancers and pronounced transcriptional upregulation of network genes. Thus, PRC1 physically constrains developmental transcription factor genes and their enhancers in a silenced but poised spatial network. We propose that the selective release of genes from this spatial network underlies cell fate specification during early embryonic development.

Polypyrimidine Tract Binding Protein 1 (PTBP1) is a RNA-binding protein (RBP) expressed throughout B cell development. Deletion of Ptbp1 in mouse pro-B cells results in upregulation of PTBP2 and normal B cell development. We show that PTBP2 compensates for PTBP1 in B cell ontogeny as deletion of both Ptbp1 and Ptbp2 results in a complete block at the pro-B cell stage and a lack of mature B cells. In pro-B cells PTBP1 ensures precise synchronisation of the activity of cyclin dependent kinases at distinct stages of the cell cycle, suppresses S-phase entry and promotes progression into mitosis. PTBP1 controls mRNA abundance and alternative splicing of important cell cycle regulators including CYCLIN-D2, c-MYC, p107 and CDC25B. Our results reveal a previously unrecognised mechanism mediated by a RBP that is essential for B cell ontogeny and integrates transcriptional and post-translational determinants of progression through the cell cycle.

Abstract Generation of the primary antibody repertoire requires V(D)J recombination of hundreds of gene segments in the immunoglobulin heavy chain (Igh) locus. It has been proposed that interleukin-7 receptor (IL-7R) signalling is necessary for Igh recombination, but this has been challenging to partition from the receptor’s role in B cell survival and proliferation. By generating the first detailed description of the Igh repertoire of murine IL-7Rα -/- bone marrow B cells, we demonstrate that IL-7R signalling profoundly influences V H gene selection during V H -to-DJ H recombination. We find skewing towards usage of 3’ V H genes during de novo V H -to-DJ H recombination that is more severe than the fetal liver (FL) B cell repertoire, and we now show a role for IL-7R signalling in D H -to-J H recombination. Transcriptome and accessibility analyses suggests reduced expression of B lineage-specific transcription factors (TFs) and their targets, and loss of D H and V H antisense transcription in IL-7Rα -/- B cells. These results refute models suggesting that IL-7R signalling is only required for survival and proliferation, and demonstrate a pivotal role in shaping the Igh repertoire by activating underpinning epigenetic mechanisms.