Chromosome 21 is the smallest human autosome. An extra copy of chromosome 21 causes Down syndrome, the most frequent genetic cause of significant mental retardation, which affects up to 1 in 700 live births. Several anonymous loci for monogenic disorders and predispositions for common complex disorders have also been mapped to this chromosome, and loss of heterozygosity has been observed in regions associated with solid tumours. Here we report the sequence and gene catalogue of the long arm of chromosome 21. We have sequenced 33,546,361 base pairs (bp) of DNA with very high accuracy, the largest contig being 25,491,867 bp. Only three small clone gaps and seven sequencing gaps remain, comprising about 100 kilobases. Thus, we achieved 99.7% coverage of 21q. We also sequenced 281,116 bp from the short arm. The structural features identified include duplications that are probably involved in chromosomal abnormalities and repeat structures in the telomeric and pericentromeric regions. Analysis of the chromosome revealed 127 known genes, 98 predicted genes and 59 pseudogenes.

Bacterial outer membrane vesicle (OMV)-mediated delivery of proteins to host cells is an important mechanism of host-pathogen communication. Emerging evidence suggests that OMVs contain differentially packaged short RNAs (sRNAs) with the potential to target host mRNA function and/or stability. In this study, we used RNA-Seq to characterize differentially packaged sRNAs in Pseudomonas aeruginosa OMVs, and to show transfer of OMV sRNAs to human airway cells. We selected one sRNA for further study based on its stable secondary structure and predicted mRNA targets. Our candidate sRNA (sRNA52320), a fragment of a P. aeruginosa methionine tRNA, was abundant in OMVs and reduced LPS-induced as well as OMV-induced IL-8 secretion by cultured primary human airway epithelial cells. We also showed that sRNA52320 attenuated OMV-induced KC cytokine secretion and neutrophil infiltration in mouse lung. Collectively, these findings are consistent with the hypothesis that sRNA52320 in OMVs is a novel mechanism of host-pathogen interaction whereby P. aeruginosa reduces the host immune response.

The genus Sorangium synthesizes approximately half of the secondary metabolites isolated from myxobacteria, including the anti-cancer metabolite epothilone. We report the complete genome sequence of the model Sorangium strain S. cellulosum So ce56, which produces several natural products and has morphological and physiological properties typical of the genus. The circular genome, comprising 13,033,779 base pairs, is the largest bacterial genome sequenced to date. No global synteny with the genome of Myxococcus xanthus is apparent, revealing an unanticipated level of divergence between these myxobacteria. A large percentage of the genome is devoted to regulation, particularly post-translational phosphorylation, which probably supports the strain's complex, social lifestyle. This regulatory network includes the highest number of eukaryotic protein kinase–like kinases discovered in any organism. Seventeen secondary metabolite loci are encoded in the genome, as well as many enzymes with potential utility in industry.

In this study, we evaluated how gene expression differs in mature Pseudomonas aeruginosa biofilms as opposed to planktonic cells by the use of RNA sequencing technology that gives rise to both quantitative and qualitative information on the transcriptome. Although a large proportion of genes were consistently regulated in both the stationary phase and biofilm cultures as opposed to the late exponential growth phase cultures, the global biofilm gene expression pattern was clearly distinct indicating that biofilms are not just surface attached cells in stationary phase. A large amount of the genes found to be biofilm specific were involved in adaptation to microaerophilic growth conditions, repression of type three secretion and production of extracellular matrix components. Additionally, we found many small RNAs to be differentially regulated most of them similarly in stationary phase cultures and biofilms. A qualitative analysis of the RNA-seq data revealed more than 3000 putative transcriptional start sites (TSS). By the use of rapid amplification of cDNA ends (5'-RACE) we confirmed the presence of three different TSS associated with the pqsABCDE operon, two in the promoter of pqsA and one upstream of the second gene, pqsB. Taken together, this study reports the first transcriptome study on P. aeruginosa that employs RNA sequencing technology and provides insights into the quantitative and qualitative transcriptome including the expression of small RNAs in P. aeruginosa biofilms.

Abstract In bacteria, either chromosome duplication is coupled to cell division with only one replication round per cell cycle or DNA is replicated faster than the cells divide thus both processes are uncoupled. Here, we show that the opportunistic pathogen Pseudomonas aeruginosa switches from fast uncoupled to sustained coupled growth when cultivated under standard laboratory conditions. The transition was characterized by fast-paced, sequential changes in transcriptional activity along the ori - ter axis of the chromosome reflecting adaptation to the metabolic needs during both growth phases. Quorum sensing (QS) activity was highest at the onset of the coupled growth phase during which only a quarter of the cells keeps replicating. RNA sequencing of subpopulations of these cultures sorted based on their DNA content, revealed a strong gene dosage effect as well as specific expression patterns for replicating and non-replicating cells. Expression of flagella and mexE , involved in multi drug efflux was restricted to cells that did not replicate, while those that did showed a high activity of the cell division locus and recombination genes. A possible role of QS in the formation of these subpopulations upon switching to coupled growth could be a subject of further research. Significance statement The coordination of gene expression with the cell cycle has so far been studied only in a handful of bacteria, the bottleneck being the need for synchronized cultures. Here, we determined replication-associated effects on transcription by comparing Pseudomonas aeruginosa cultures that differ in their growth mode and number of replicating chromosomes. We further show that cell cycle-specific gene regulation can be principally identified by RNA sequencing of subpopulations from cultures that replicate only once per cell division and that are sorted according to their DNA content. Our approach opens the possibility to study asynchronously growing bacteria from a wide phylogenetic range and thereby enhance our understanding of the evolution of cell-cycle control on the transcriptional level.