A small set of core transcription factors (TFs) dominates control of the gene expression program in embryonic stem cells and other well-studied cellular models. These core TFs collectively regulate their own gene expression, thus forming an interconnected auto-regulatory loop that can be considered the core transcriptional regulatory circuitry (CRC) for that cell type. There is limited knowledge of core TFs, and thus models of core regulatory circuitry, for most cell types. We recently discovered that genes encoding known core TFs forming CRCs are driven by super-enhancers, which provides an opportunity to systematically predict CRCs in poorly studied cell types through super-enhancer mapping. Here, we use super-enhancer maps to generate CRC models for 75 human cell and tissue types. These core circuitry models should prove valuable for further investigating cell-type–specific transcriptional regulation in healthy and diseased cells.

Individuals differ widely in their immune responses, with age, sex and genetic factors having major roles in this inherent variability1-6. However, the variables that drive such differences in cytokine secretion-a crucial component of the host response to immune challenges-remain poorly defined. Here we investigated 136 variables and identified smoking, cytomegalovirus latent infection and body mass index as major contributors to variability in cytokine response, with effects of comparable magnitudes with age, sex and genetics. We find that smoking influences both innate and adaptive immune responses. Notably, its effect on innate responses is quickly lost after smoking cessation and is specifically associated with plasma levels of CEACAM6, whereas its effect on adaptive responses persists long after individuals quit smoking and is associated with epigenetic memory. This is supported by the association of the past smoking effect on cytokine responses with DNA methylation at specific signal trans-activators and regulators of metabolism. Our findings identify three novel variables associated with cytokine secretion variability and reveal roles for smoking in the short- and long-term regulation of immune responses. These results have potential clinical implications for the risk of developing infections, cancers or autoimmune diseases.

SUMMARY Tuberculosis (TB) remains a major public health problem with host-directed therapeutics offering potential as novel treatment strategies. However, their successful development still requires a comprehensive understanding of how Mycobacterium tuberculosis ( M.tb ) infection impacts immune responses. To address this challenge, we applied standardised immunomonitoring tools to compare TB antigen, BCG and IL-1β induced immune responses between individuals with latent M.tb infection (LTBI) and active TB disease, at diagnosis and after cure. This revealed distinct responses between TB and LTBI groups at transcriptomic, proteomic and metabolomic levels. At baseline, we identified pregnane steroids and the PPARγ pathway as new immune-metabolic drivers of elevated plasma IL-1ra in TB. We also observed dysregulated induced IL-1 responses after BCG stimulation in TB patients. Elevated IL-1 antagonist responses were explained by upstream differences in TNF responses, while for IL-1 agonists it was due to downstream differences in granzyme mediated cleavage. Finally, the immune response to IL-1β driven signalling was also dramatically perturbed in TB disease but was completely restored after successful antibiotic treatment. This systems immunology approach improves our knowledge of how immune responses are altered during TB disease, and may support design of improved diagnostic, prophylactic and therapeutic tools.