We present an integrated stand-alone software package named KaKs_Calculator 2.0 as an updated version. It incorporates 17 methods for the calculation of nonsynonymous and synonymous substitution rates; among them, we added our modified versions of several widely used methods as the gamma series including γ-NG, γ-LWL, γ-MLWL, γ-LPB, γ-MLPB, γ-YN and γ-MYN, which have been demonstrated to perform better under certain conditions than their original forms and are not implemented in the previous version. The package is readily used for the identification of positively selected sites based on a sliding window across the sequences of interests in 5’ to 3’ direction of protein-coding sequences, and have improved the overall performance on sequence analysis for evolution studies. A toolbox, including C++ and Java source code and executable files on both Windows and Linux platforms together with a user instruction, is downloadable from the website for academic purpose at https://sourceforge.net/projects/kakscalculator2/.

Lipid transfer provides symbiotic fungi associated with plant roots with a source of carbon.

Summary paragraph The origin of live birth in mammals ∼148 million years ago was a dramatic shift in reproductive strategy, yet the molecular changes that established mammal viviparity are largely unknown. Although progesterone receptor signalling predates the origin of mammals andis highly conserved in, and critical for, successful mammal pregnancy, it alone cannot explain the origin and subsequent diversity of implantation strategies throughout the placental mammal radiation. MiRNAs are known to be flexible and dynamic regulators with a well established role in the pathophysiology of mammal placenta. We propose that a dynamic core microRNA (miRNA) network originated early in placental mammal evolution, responds to conserved mammal pregnancy cues ( e . g . progesterone), and facilitates species-specific responses. Here we identify 13 miRNAs that arose at the origin of placental mammals and were subsequently retained in all descendent lineages. The expression of these 13 miRNAs in response to early pregnancy molecules is regulated in a species-specific manner in endometrial epithelia of species with extremes of implantation strategies. Furthermore, these 13 miRNAs preferentially target 84 proteins under positive selective pressure on ancestral eutherian. Discovery of this core “live-birth” toolkit and specifically adapted proteins helps explain the origin and evolution of the placenta in mammals.

The neutral theory has been used as a null model for interpreting nature and produced the Recent Out of Africa model of anatomically modern humans. Recent studies, however, have established that genetic diversities are mostly at maximum saturation levels maintained by selection, therefore challenging the explanatory power of the neutral theory and rendering the present molecular model of human origins untenable. Using improved methods and public data, we have revisited human evolution and found sharing of genetic variations among racial groups to be largely a result of parallel mutations rather than recent common ancestry and admixture as commonly assumed. We derived an age of 1.86-1.92 million years for the first split in modern human populations based on autosomal diversity data. We found evidence of modern Y and mtDNA originating in East Asia and dispersing via hybridization with archaic humans. Analyses of autosomes, Y and mtDNA all suggest that Denisovan and Neanderthal were archaic Africans with Eurasian admixtures and ancestors of South Asia Negritos and Aboriginal Australians. Verifying our model, we found more ancestry of Southern Chinese from Hunan in Africans relative to other East Asian groups examined. These results suggest multiregional evolution of autosomes and replacements of archaic Y and mtDNA by modern ones originating in East Asia, thereby leading to a coherent account of modern human origins.* AMH : anatomically modern humans MGD : maximum genetic diversity SNP : single nucleotide polymorphisms AUA : Aboriginal Australian PGD : pairwise genetic distance PCA : principal component analysis Myr : million years AFR : African ASN : East Asian EUR : European SAS : South Asian ESN : Esen in Nigeria GBR : British in England and Scotland CHS : Southern Han Chinese CHB : Han Chinese in Beijing JPT : Japanese in Tokyo BEB : Bengali from Bangladesh YRI : Yoruba in Ibadan, Nigeria CEU : Utah Residents with Northern and Western European Ancestry LWK : Luhya in Webuye, Kenya

ABSTRACT Pregnancy establishment in mammals requires a complex sequence of events, including bi-lateral embryo-maternal communication, leading up to implantation. This is the time when most pregnancy loss occurs in mammals (including humans and food production species) and dysregulation in embryo-maternal communication contributes to pregnancy loss. Embryo-derived factors modify the function of the endometrium for pregnancy success. We hypothesise that these previously unexplored conceptus-derived proteins may be involved in altering the function of the endometrium to facilitate early pregnancy events in mammals with different early pregnancy phenotypes. Here, we show that protein disulphide-isomerase (PDI) is a highly conserved protein among mammals, and provide evidence for a species-specific roles for PDI in endometrial function in mammals with different implantation strategies. We show how PDI alters the endometrial transcriptome in human and bovine in vitro in a species-specific manner, and using a microfluidic approach we demonstrate that it alters the secretome capability of the endometrium. We also provide evidence from in vitro assays using human-derived cells that MNS1, a transcript commonly downregulated in response to PDI in human and bovine endometrial epithelial cells, may be involved in the attachment (but not invasion) phase of implantation. We propose that the trophoblast-derived protein PDI, is involved in supporting the modulation of the uterine luminal fluid secreted by the endometrium to support conceptus nourishment, and also in the process of embryo attachment to the uterine lumen for pregnancy success in mammals. SIGNIFICANCE STATEMENT We provide evidence that a highly conserved protein (PDI) alters the endometrial transcriptome in a species- and cell-specific manner. Exposure of endometrial epithelia to PDI altered genes belonging to immune modulatory, pro-inflammatory, and adhesion-pathways. One transcript, MNS1, was commonly downregulated in endometrial epithelia from species with superficial (bovine) and invasive (human) implantation morphologies. Knockdown of MNS1 expression in humans epithelia altered the ability of human trophoblast BeWo spheroids to attach suggesting a mechanism by which PDI affects implantation in human and bovine. In addition, using a microfluidics approach we have shown that PDI alters the secretome in a species-specific manner demonstrating PDI alters a key function of the endometrium in mammals.

Abstract Background Pulmonary fibrosis (PF) is a shared characteristic of chronic interstitial lung diseases of mixed aetiology. Previous studies on PF highlight a pathogenic role for common and rare genetic variants. This study aimed to identify rare pathogenic variants that are enriched in distinct biological pathways and dysregulated gene expression. Methods Rare variants were identified using whole genome sequencing (WGS) from two independent PF cohorts, the PROFILE study and the Genomics England 100K (GE100KGP) cohort, with the gnomAD database as a reference. Four pathogenic variant categories were defined: loss of function variants, missense variants, protein altering variants, and protein truncating variants. Gene burden testing was performed for rare variants defined as having a minor allele frequency <0.1%. Overrepresentation analysis of gene ontology terms and gene concept network analysis were used to interpret functional pathways. Integration of publicly available transcriptomic datasets was performed using weighted gene co-expression network analysis of idiopathic pulmonary fibrosis (IPF) lung tissue compared with healthy controls. Results Burden testing was performed on 507 patients from the PROFILE study and 451 PF patients from GE100KGP cohort, compared with 76,156 control participants from the gnomAD database. Ninety genes containing significantly more pathogenic rare variants in cases than in controls were observed in both cohorts. Fifty-six genes included missense variants and 87 genes included protein altering variants. For missense variants, HMCN1 , encoding hemicentin-1, and RGPD1 , encoding a protein with a RanBD1 domain, were highly associated with PF in both PROFILE (p=5.70E-22 and p=4.48E-51, respectively) and GE100KGP cohorts (p=2.27E-24 and p=1.59E-36, respectively). 56 of 90 genes with significant burden were observed within modules correlated with disease in transcriptomic analysis, including HMCN1 and RGPD1 . Enriched functional categories from genetic and transcriptomic analyses included pathways involving extracellular matrix constituents, cell adhesion properties and microtubule organisation. Conclusions Rare pathogenic variant burden testing and weighted gene co-expression network analysis of transcriptomic data provided complementary evidence for pathways regulating cytoskeletal dynamics in PF pathogenesis. Functional validation of candidates could provide novel targets for intervention strategies.

Early embryo loss affects all mammalian species, including humans and agriculturally important food-producing mammals such as cattle. The developing conceptus (embryo and extra-embryonic membranes) secretes factors which modify the endometrium and can be critical for early pregnancy processes such maternal recognition of pregnancy (MRP) and enhancing uterine receptivity to implantation. For example, a competent bovine conceptus secretes IFNT to initiate MRP. The bovine conceptus also secretes other proteins at the time of MRP, including CAPG and PDI, which are highly conserved among placental mammals. We have previously shown that these proteins act upon the endometrium to modulate receptivity, embryo development, and implantation in species with different implantation strategies (humans and cattle). We hypothesise that developing a novel 3D bovine endometrium on a chip system will enhance our understanding of the role of conceptus-derived factors in altering the endometrium and/or ULF secretion. Here we have developed a 3D bovine endometrium on a chip system, comprising both stromal and epithelial cell culture combined with culture medium flow better mimics the in vivo endometrium and exposure to conceptus-derived factors than conventional 2D endometrial cell culture. We have demonstrated that the conceptus-derived proteins CAPG and PDI modulate the endometrial transcriptome and secretory response to promote pathways associated with early pregnancy and alter ULF composition. This work highlights the critical need for more robust and in vivo-like culture systems to study endometrial-conceptus interactions in vitro to further investigate the role of conceptus derived factors for pregnancy success.

Abstract Background Pulmonary fibrosis (PF) is a rare lung disease with diverse pathogenesis and multiple interconnected underlying biological mechanisms. Mosaic loss of chromosome Y (mLOY) is one of the most common forms of acquired chromosome abnormality in men, which has been reported to be associated with increased risk of various chronic progressive diseases including fibrotic diseases. However, the exact role of mLOY in the development of PF remains elusive and to be elucidated. Methods We adopted three complementary approaches to explore the role of mLOY in the pathogenesis of PF. We used copy number on chromosome Y to estimate mLOY comparing patients in PROFILE and gnomAD cohorts and between cases and control patients from the GE100KGP cohort. Correlation of mLOY with demographic and clinical variables was tested using patients from PROFILE cohort. Lung single-cell transcriptomic data were analysed to assess the cell types implicated in mLOY. We performed Mendelian randomisation to examine the causal relationship between mLOY, IPF, and telomere length. Results The genetic analysis suggests that mLOY is found in PF from both case cohorts but when compared with an age matched population the effect is minimal (P = 0.0032). mLOY is related to age (P = 0.00021) and shorter telomere length (P = 0.0081) rather than PF severity or progression. Single-cell analysis indicates that mLOY appears to be found primarily in immune cells and appears to be related to presence and severity of fibrosis. Mendelian randomisation demonstrates that mLOY is not on the causal pathway for IPF, but partial evidence supports that telomere shortening is on the causal pathway for mLOY. Conclusion Our study confirms the existence of mLOY in PF patients and suggests that mLOY is not a major driver of IPF. The combined evidence suggests a triangulation model where telomere shortening leads to both IPF and mLOY.

ABSTRACT We tested the hypothesis that a panel of placental mammal-specific miRNAs and their targets play important to establish receptivity to implantation and their dysregulated expression may be a feature in women with early pregnancy loss. Relative expression levels of miR-340-5p, −542-3p, and −671-5p all increased following treatment of Ishikawa cells with progesterone (10 μg/ml) for 24 hrs (p < 0.05). RNA sequencing of these P4-treated cells identified co-ordinate changes to 6,367 transcripts of which 1713 were predicted targets of miR-340-5p, 670 of miR-542-3p, and 618 of miR-671-5p. Quantitative proteomic analysis of Ishikawa cells transfected with mimic or inhibitor (48 hrs: n=3 biological replicates) for each of the P4-regulated miRNAs was carried out to identify targets of these miRNAs. Excluding off target effects, mir-340-5p mimic altered 1,369 proteins while inhibition changed expression of 376 proteins (p < 0.05) of which, 72 were common to both treatments. A total of 280 proteins were identified between predicted (mirDB) and confirmed ( in vitro ) targets. In total, 171 proteins predicted to be targets by mirDB were altered in vitro by treatment with miR-340-5p mimic or inhibitor and were also altered by treatment of endometrial epithelial cells with P4. In vitro targets of miR-542-3p identified 1,378 proteins altered by mimic while inhibition altered 975 a core of 200 proteins were changed by both. 100 protein targets were predicted and only 46 proteins were P4 regulated. miR-671-mimic altered 1,252 proteins with inhibition changing 492 proteins of which 97 were common to both, 95 were miDB predicted targets and 46 were also P4-regulated. All miRNAs were detected in endometrial biopsies taken from patients during the luteal phase of their cycle, irrespective of prior or future pregnancy outcomes Expression of mir-340-5p showed an overall increase in patients who had previously suffered a miscarriage and had a subsequent miscarriage, as compared to those who had infertility or previous miscarriage and subsequently went on to have a life birth outcome. The regulation of these miRNAs and their protein targets regulate the function of transport and secretion, and adhesion of the endometrial epithelia required for successful implantation in humans. Dysfunction of these miRNAs (and therefore the targets they regulate) may contribute to endometrial-derived recurrent pregnancy loss in women.