As a base for human transcriptome and functional genomics, we created the “full-length long Japan” (FLJ) collection of sequenced human cDNAs. We determined the entire sequence of 21,243 selected clones and found that 14,490 cDNAs (10,897 clusters) were unique to the FLJ collection. About half of them (5,416) seemed to be protein-coding. Of those, 1,999 clusters had not been predicted by computational methods. The distribution of GC content of nonpredicted cDNAs had a peak at ∼58% compared with a peak at ∼42%for predicted cDNAs. Thus, there seems to be a slight bias against GC-rich transcripts in current gene prediction procedures. The rest of the cDNAs unique to the FLJ collection (5,481) contained no obvious open reading frames (ORFs) and thus are candidate noncoding RNAs. About one-fourth of them (1,378) showed a clear pattern of splicing. The distribution of GC content of noncoding cDNAs was narrow and had a peak at ∼42%, relatively low compared with that of protein-coding cDNAs.

By analyzing 1,780,295 5′-end sequences of human full-length cDNAs derived from 164 kinds of oligo-cap cDNA libraries, we identified 269,774 independent positions of transcriptional start sites (TSSs) for 14,628 human RefSeq genes. These TSSs were clustered into 30,964 clusters that were separated from each other by more than 500 bp and thus are very likely to constitute mutually distinct alternative promoters. To our surprise, at least 7674 (52%) human RefSeq genes were subject to regulation by putative alternative promoters (PAPs). On average, there were 3.1 PAPs per gene, with the composition of one CpG-island-containing promoter per 2.6 CpG-less promoters. In 17% of the PAP-containing loci, tissue-specific use of the PAPs was observed. The richest tissue sources of the tissue-specific PAPs were testis and brain. It was also intriguing that the PAP-containing promoters were enriched in the genes encoding signal transduction-related proteins and were rarer in the genes encoding extracellular proteins, possibly reflecting the varied functional requirement for and the restricted expression of those categories of genes, respectively. The patterns of the first exons were highly diverse as well. On average, there were 7.7 different splicing types of first exons per locus partly produced by the PAPs, suggesting that a wide variety of transcripts can be achieved by this mechanism. Our findings suggest that use of alternate promoters and consequent alternative use of first exons should play a pivotal role in generating the complexity required for the highly elaborated molecular systems in humans.

Octacalcium phosphate (OCP), which is one of the bioactive calcium phosphates, can incorporate various organic molecules in its crystal lattice, forming the organic-inorganic hybrid derivatives. However, detailed atomic arrangements of OCP hybridized with organic molecules such as dicarboxylate are still unknown, although many years have passed since the first discovery of the materials systems. In the present study, some black-box optimization methods combined with first-principles calculations were used to theoretically identify the most stable atomic structure of the OCP with the incorporation of malonate ions as a typical case study. The results showed that the calculated interplanar spacing on the (100) plane of the most stable structure agrees well with experimental data, by taking account of implicit solvent of aqueous solution. An underlying mechanism that realizes the bridging feature of the incorporated malonate ions between the apatitic layers is also discussed. The present methodology can pave the way to accurately explore reliable atomic structures of such complicated organic-inorganic hybrid biomaterials with high structural degrees of freedom.