The RefSeq project at the National Center for Biotechnology Information (NCBI) maintains and curates a publicly available database of annotated genomic, transcript, and protein sequence records (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/refseq/). The RefSeq project leverages the data submitted to the International Nucleotide Sequence Database Collaboration (INSDC) against a combination of computation, manual curation, and collaboration to produce a standard set of stable, non-redundant reference sequences. The RefSeq project augments these reference sequences with current knowledge including publications, functional features and informative nomenclature. The database currently represents sequences from more than 55 000 organisms (>4800 viruses, >40 000 prokaryotes and >10 000 eukaryotes; RefSeq release 71), ranging from a single record to complete genomes. This paper summarizes the current status of the viral, prokaryotic, and eukaryotic branches of the RefSeq project, reports on improvements to data access and details efforts to further expand the taxonomic representation of the collection. We also highlight diverse functional curation initiatives that support multiple uses of RefSeq data including taxonomic validation, genome annotation, comparative genomics, and clinical testing. We summarize our approach to utilizing available RNA-Seq and other data types in our manual curation process for vertebrate, plant, and other species, and describe a new direction for prokaryotic genomes and protein name management.

Adult cancers may derive from stem or early progenitor cells. Epigenetic modulation of gene expression is essential for normal function of these early cells but is highly abnormal in cancers, which often show aberrant promoter CpG island hypermethylation and transcriptional silencing of tumor suppressor genes and pro-differentiation factors. We find that for such genes, both normal and malignant embryonic cells generally lack the hypermethylation of DNA found in adult cancers. In embryonic stem cells, these genes are held in a 'transcription-ready' state mediated by a 'bivalent' promoter chromatin pattern consisting of the repressive mark, histone H3 methylated at Lys27 (H3K27) by Polycomb group proteins, plus the active mark, methylated H3K4. However, embryonic carcinoma cells add two key repressive marks, dimethylated H3K9 and trimethylated H3K9, both associated with DNA hypermethylation in adult cancers. We hypothesize that cell chromatin patterns and transient silencing of these important regulatory genes in stem or progenitor cells may leave these genes vulnerable to aberrant DNA hypermethylation and heritable gene silencing during tumor initiation and progression.

The National Center for Biotechnology Information (NCBI) Reference Sequence (RefSeq) database is a collection of annotated genomic, transcript and protein sequence records derived from data in public sequence archives and from computation, curation and collaboration (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/refseq/). We report here on growth of the mammalian and human subsets, changes to NCBI’s eukaryotic annotation pipeline and modifications affecting transcript and protein records. Recent changes to NCBI’s eukaryotic genome annotation pipeline provide higher throughput, and the addition of RNAseq data to the pipeline results in a significant expansion of the number of transcripts and novel exons annotated on mammalian RefSeq genomes. Recent annotation changes include reporting supporting evidence for transcript records, modification of exon feature annotation and the addition of a structured report of gene and sequence attributes of biological interest. We also describe a revised protein annotation policy for alternatively spliced transcripts with more divergent predicted proteins and we summarize the current status of the RefSeqGene project.

Abstract The National Center for Biotechnology Information (NCBI) provides a large suite of online resources for biological information and data, including the GenBank® nucleic acid sequence database and the PubMed database of citations and abstracts published in life science journals. The Entrez system provides search and retrieval operations for most of these data from 35 distinct databases. The E-utilities serve as the programming interface for the Entrez system. Custom implementations of the BLAST program provide sequence-based searching of many specialized datasets. New resources released in the past year include a new PubMed interface, a sequence database search and a gene orthologs page. Additional resources that were updated in the past year include PMC, Bookshelf, My Bibliography, Assembly, RefSeq, viral genomes, the prokaryotic genome annotation pipeline, Genome Workbench, dbSNP, BLAST, Primer-BLAST, IgBLAST and PubChem. All of these resources can be accessed through the NCBI home page at www.ncbi.nlm.nih.gov.

The class III histone deactylase (HDAC), SIRT1, has cancer relevance because it regulates lifespan in multiple organisms, down-regulates p53 function through deacetylation, and is linked to polycomb gene silencing in Drosophila. However, it has not been reported to mediate heterochromatin formation or heritable silencing for endogenous mammalian genes. Herein, we show that SIRT1 localizes to promoters of several aberrantly silenced tumor suppressor genes (TSGs) in which 5′ CpG islands are densely hypermethylated, but not to these same promoters in cell lines in which the promoters are not hypermethylated and the genes are expressed. Heretofore, only type I and II HDACs, through deactylation of lysines 9 and 14 of histone H3 (H3-K9 and H3-K14, respectively), had been tied to the above TSG silencing. However, inhibition of these enzymes alone fails to re-activate the genes unless DNA methylation is first inhibited. In contrast, inhibition of SIRT1 by pharmacologic, dominant negative, and siRNA (small interfering RNA)–mediated inhibition in breast and colon cancer cells causes increased H4-K16 and H3-K9 acetylation at endogenous promoters and gene re-expression despite full retention of promoter DNA hypermethylation. Furthermore, SIRT1 inhibition affects key phenotypic aspects of cancer cells. We thus have identified a new component of epigenetic TSG silencing that may potentially link some epigenetic changes associated with aging with those found in cancer, and provide new directions for therapeutically targeting these important genes for re-expression.

Abstract Comprehensive genome annotation is essential to understand the impact of clinically relevant variants. However, the absence of a standard for clinical reporting and browser display complicates the process of consistent interpretation and reporting. To address these challenges, Ensembl/GENCODE 1 and RefSeq 2 launched a joint initiative, the Matched Annotation from NCBI and EMBL-EBI (MANE) collaboration, to converge on human gene and transcript annotation and to jointly define a high-value set of transcripts and corresponding proteins. Here, we describe the MANE transcript sets for use as universal standards for variant reporting and browser display. The MANE Select set identifies a representative transcript for each human protein-coding gene, whereas the MANE Plus Clinical set provides additional transcripts at loci where the Select transcripts alone are not sufficient to report all currently known clinical variants. Each MANE transcript represents an exact match between the exonic sequences of an Ensembl/GENCODE transcript and its counterpart in RefSeq such that the identifiers can be used synonymously. We have now released MANE Select transcripts for 97% of human protein-coding genes, including all American College of Medical Genetics and Genomics Secondary Findings list v3.0 (ref. 3 ) genes. MANE transcripts are accessible from major genome browsers and key resources. Widespread adoption of these transcript sets will increase the consistency of reporting, facilitate the exchange of data regardless of the annotation source and help to streamline clinical interpretation.

Abstract Apes possess two sex chromosomes—the male-specific Y chromosome and the X chromosome, which is present in both males and females. The Y chromosome is crucial for male reproduction, with deletions being linked to infertility 1 . The X chromosome is vital for reproduction and cognition 2 . Variation in mating patterns and brain function among apes suggests corresponding differences in their sex chromosomes. However, owing to their repetitive nature and incomplete reference assemblies, ape sex chromosomes have been challenging to study. Here, using the methodology developed for the telomere-to-telomere (T2T) human genome, we produced gapless assemblies of the X and Y chromosomes for five great apes (bonobo ( Pan paniscus ), chimpanzee ( Pan troglodytes ), western lowland gorilla ( Gorilla gorilla gorilla ), Bornean orangutan ( Pongo pygmaeus ) and Sumatran orangutan ( Pongo abelii )) and a lesser ape (the siamang gibbon ( Symphalangus syndactylus )), and untangled the intricacies of their evolution. Compared with the X chromosomes, the ape Y chromosomes vary greatly in size and have low alignability and high levels of structural rearrangements—owing to the accumulation of lineage-specific ampliconic regions, palindromes, transposable elements and satellites. Many Y chromosome genes expand in multi-copy families and some evolve under purifying selection. Thus, the Y chromosome exhibits dynamic evolution, whereas the X chromosome is more stable. Mapping short-read sequencing data to these assemblies revealed diversity and selection patterns on sex chromosomes of more than 100 individual great apes. These reference assemblies are expected to inform human evolution and conservation genetics of non-human apes, all of which are endangered species.