A combined analysis of genome sequence, structure, and expression gives insights into fission yeast biology.

Background: Non-protein-coding regions of eukaryotic genomes remain poorly understood. Diversity studies, comparative genomics and biochemical outputs of genomic sites can be indicators of functional elements, but none produce fine-scale genome-wide descriptions of all functional elements. Results: Towards the generation of a comprehensive description of functional elements in the haploid Schizosaccharomyces pombe genome, we generated transposon mutagenesis libraries to a density of one insertion per 13 nucleotides of the genome. We applied a five-state hidden Markov model (HMM) to characterise insertion-depleted regions at nucleotide-level resolution. HMM-defined functional constraint was consistent with genetic diversity, comparative genomics, gene-expression data and genome annotation. Conclusions: We infer that transposon insertions lead to fitness consequences in 90% of the genome, including 80% of the non-protein-coding regions, reflecting the presence of numerous non-coding elements in this compact genome that have functional roles. Display of this data in genome browsers provides fine-scale views of structure-function relationships within specific genes.

Abstract HIV-1 integration occurs across actively transcribed genes due to the interaction of integrase with host chromatin factor LEDGF. Although LEDGF was originally isolated as a co-activator that stimulates promoter activity in purified systems, this role is inconsistent with LEDGF-mediated integration across gene bodies and with data indicating LEDGF is a histone chaperone that promotes transcriptional elongation. We found LEDGF is enriched in pronounced peaks that match the enrichments of H3K4me3 and RNA Pol II at transcription start sites (TSSs) of active promoters. Our genome-wide chromatin mapping revealed that MLL1 had a dominant role in recruiting LEDGF to promoters and the presence of LEDGF recruits RNA Pol II. Enrichment of LEDGF at TSSs correlates strongly with levels of integration across the transcribed sequences, indicating that LEDGF at TSSs contributed to integration across gene bodies. Although the N-terminal Pro-Trp-Trp-Pro (PWWP) domain of LEDGF interacts with nucleosomes containing H3K36me3, a modification thought to recruit LEDGF to chromatin, we found H3K36me3 does not contribute to gene specificity of integration. These data support a dual role model of LEDGF where it is tethered to promoters by MLL1 and recruits RNA Pol II. Subsequently, LEDGF travels across genes to effect HIV-1 integration. Our data also provides a mechanistic context for the contribution made by LEDGF to MLL1-based infant acute leukemia and acute myeloid leukemia in adults.