The National Institutes of Health Mammalian Gene Collection (MGC) Program is a multiinstitutional effort to identify and sequence a cDNA clone containing a complete ORF for each human and mouse gene. ESTs were generated from libraries enriched for full-length cDNAs and analyzed to identify candidate full-ORF clones, which then were sequenced to high accuracy. The MGC has currently sequenced and verified the full ORF for a nonredundant set of >9,000 human and >6,000 mouse genes. Candidate full-ORF clones for an additional 7,800 human and 3,500 mouse genes also have been identified. All MGC sequences and clones are available without restriction through public databases and clone distribution networks (see http://mgc.nci.nih.gov ).

Identifying the genomic regions bound by sequence-specific regulatory factors is central both to deciphering the complex DNA cis-regulatory code that controls transcription in metazoans and to determining the range of genes that shape animal morphogenesis. We used whole-genome tiling arrays to map sequences bound in Drosophila melanogaster embryos by the six maternal and gap transcription factors that initiate anterior–posterior patterning. We find that these sequence-specific DNA binding proteins bind with quantitatively different specificities to highly overlapping sets of several thousand genomic regions in blastoderm embryos. Specific high- and moderate-affinity in vitro recognition sequences for each factor are enriched in bound regions. This enrichment, however, is not sufficient to explain the pattern of binding in vivo and varies in a context-dependent manner, demonstrating that higher-order rules must govern targeting of transcription factors. The more highly bound regions include all of the over 40 well-characterized enhancers known to respond to these factors as well as several hundred putative new cis-regulatory modules clustered near developmental regulators and other genes with patterned expression at this stage of embryogenesis. The new targets include most of the microRNAs (miRNAs) transcribed in the blastoderm, as well as all major zygotically transcribed dorsal–ventral patterning genes, whose expression we show to be quantitatively modulated by anterior–posterior factors. In addition to these highly bound regions, there are several thousand regions that are reproducibly bound at lower levels. However, these poorly bound regions are, collectively, far more distant from genes transcribed in the blastoderm than highly bound regions; are preferentially found in protein-coding sequences; and are less conserved than highly bound regions. Together these observations suggest that many of these poorly bound regions are not involved in early-embryonic transcriptional regulation, and a significant proportion may be nonfunctional. Surprisingly, for five of the six factors, their recognition sites are not unambiguously more constrained evolutionarily than the immediate flanking DNA, even in more highly bound and presumably functional regions, indicating that comparative DNA sequence analysis is limited in its ability to identify functional transcription factor targets.

The Drosophila melanogaster genome was the first metazoan genome to have been sequenced by the whole-genome shotgun (WGS) method. Two issues relating to this achievement were widely debated in the genomics community: how correct is the sequence with respect to base-pair (bp) accuracy and frequency of assembly errors? And, how difficult is it to bring a WGS sequence to the accepted standard for finished sequence? We are now in a position to answer these questions.Our finishing process was designed to close gaps, improve sequence quality and validate the assembly. Sequence traces derived from the WGS and draft sequencing of individual bacterial artificial chromosomes (BACs) were assembled into BAC-sized segments. These segments were brought to high quality, and then joined to constitute the sequence of each chromosome arm. Overall assembly was verified by comparison to a physical map of fingerprinted BAC clones. In the current version of the 116.9 Mb euchromatic genome, called Release 3, the six euchromatic chromosome arms are represented by 13 scaffolds with a total of 37 sequence gaps. We compared Release 3 to Release 2; in autosomal regions of unique sequence, the error rate of Release 2 was one in 20,000 bp.The WGS strategy can efficiently produce a high-quality sequence of a metazoan genome while generating the reagents required for sequence finishing. However, the initial method of repeat assembly was flawed. The sequence we report here, Release 3, is a reliable resource for molecular genetic experimentation and computational analysis.

We previously established that six sequence-specific transcription factors that initiate anterior/posterior patterning in Drosophila bind to overlapping sets of thousands of genomic regions in blastoderm embryos. While regions bound at high levels include known and probable functional targets, more poorly bound regions are preferentially associated with housekeeping genes and/or genes not transcribed in the blastoderm, and are frequently found in protein coding sequences or in less conserved non-coding DNA, suggesting that many are likely non-functional. Here we show that an additional 15 transcription factors that regulate other aspects of embryo patterning show a similar quantitative continuum of function and binding to thousands of genomic regions in vivo. Collectively, the 21 regulators show a surprisingly high overlap in the regions they bind given that they belong to 11 DNA binding domain families, specify distinct developmental fates, and can act via different cis-regulatory modules. We demonstrate, however, that quantitative differences in relative levels of binding to shared targets correlate with the known biological and transcriptional regulatory specificities of these factors. It is likely that the overlap in binding of biochemically and functionally unrelated transcription factors arises from the high concentrations of these proteins in nuclei, which, coupled with their broad DNA binding specificities, directs them to regions of open chromatin. We suggest that most animal transcription factors will be found to show a similar broad overlapping pattern of binding in vivo, with specificity achieved by modulating the amount, rather than the identity, of bound factor.