Abstract In contrast to the extensively studied rewiring of epigenetic and transcriptional programs required for cell reprogramming, the dynamics of post-transcriptional changes and their associated regulatory mechanisms remain poorly understood. Here we have studied the dynamics of alternative splicing (AS) changes occurring during efficient reprogramming of mouse B cells into induced pluripotent stem (iPS) cells. These changes, generally uncoupled from transcriptional regulation, significantly overlapped with splicing programs reported during reprogramming of mouse embryonic fibroblasts (MEFs). Correlation between gene expression of potential regulators and specific clusters of AS changes enabled the identification and subsequent validation of CPSF3 and hnRNP UL1 as facilitators, and TIA1 as repressor of MEFs reprogramming. These RNA-binding proteins control partially overlapping programs of splicing regulation affecting genes involved in developmental and morphogenetic processes. Our results reveal common programs of splicing regulation during reprogramming of different cell types and identify three novel regulators of this process.

Isogenic cells cultured in the same nutrient-rich environment show heterogeneity in their proliferation rate. To understand the differences between fast and slow-proliferating cells and to identify markers for proliferation rate that can be used at the single-cell level, we developed a method to sort cells by their proliferation rate, and performed RNA sequencing (RNA-Seq) on slow, medium and fast proliferating subpopulations of pluripotent mouse embryonic stem cells (mESCs) and immortalized mouse fibroblasts. We identified a core proliferation-correlated transcriptome that is common to both cell types, to yeast, and to cancer cells: fast proliferating cells have higher expression of genes involved in both protein synthesis and protein degradation. In contrast to cells sorted by proliferation rate, RNA-seq on cells sorted by mitochondria membrane potential revealed a highly cell-type specific mitochondria-state related transcriptome. mESCs with hyperpolarized mitochondria are fast proliferating, while the opposite is true for fibroblasts. In addition, cell-to-cell variation in proliferation rate is highly predictive of pluripotency state in mESCs, with cells of more naive pluripotent character having a slower proliferation rate. Finally, we show that the proliferation signature learned from sorted cells can predict proliferation from scRNAseq data in both mESCs and in the developing nematode. While the majority of the transcriptional-signature associated with cell-to-cell heterogeneity in proliferation rate is conserved from yeast to embryos to differentiated cells to cancer, the metabolic and energetic details of cell growth are highly cell-type specific.