Secondary structure forms an important intermediate level of description of nucleic acids that encapsulates the dominating part of the folding energy, is often well conserved in evolution, and is routinely used as a basis to explain experimental findings. Based on carefully measured thermodynamic parameters, exact dynamic programming algorithms can be used to compute ground states, base pairing probabilities, as well as thermodynamic properties. The ViennaRNA Package has been a widely used compilation of RNA secondary structure related computer programs for nearly two decades. Major changes in the structure of the standard energy model, the Turner 2004 parameters, the pervasive use of multi-core CPUs, and an increasing number of algorithmic variants prompted a major technical overhaul of both the underlying RNAlib and the interactive user programs. New features include an expanded repertoire of tools to assess RNA-RNA interactions and restricted ensembles of structures, additional output information such as centroid structures and maximum expected accuracy structures derived from base pairing probabilities, or z-scores for locally stable secondary structures, and support for input in fasta format. Updates were implemented without compromising the computational efficiency of the core algorithms and ensuring compatibility with earlier versions. The ViennaRNA Package 2.0, supporting concurrent computations via OpenMP, can be downloaded from http://www.tbi.univie.ac.at/RNA .

The discovery of a living coelacanth specimen in 1938 was remarkable, as this lineage of lobe-finned fish was thought to have become extinct 70 million years ago. The modern coelacanth looks remarkably similar to many of its ancient relatives, and its evolutionary proximity to our own fish ancestors provides a glimpse of the fish that first walked on land. Here we report the genome sequence of the African coelacanth, Latimeria chalumnae. Through a phylogenomic analysis, we conclude that the lungfish, and not the coelacanth, is the closest living relative of tetrapods. Coelacanth protein-coding genes are significantly more slowly evolving than those of tetrapods, unlike other genomic features. Analyses of changes in genes and regulatory elements during the vertebrate adaptation to land highlight genes involved in immunity, nitrogen excretion and the development of fins, tail, ear, eye, brain and olfaction. Functional assays of enhancers involved in the fin-to-limb transition and in the emergence of extra-embryonic tissues show the importance of the coelacanth genome as a blueprint for understanding tetrapod evolution.

Sugar beet (Beta vulgaris ssp. vulgaris) is an important crop of temperate climates which provides nearly 30% of the world's annual sugar production and is a source for bioethanol and animal feed. The species belongs to the order of Caryophylalles, is diploid with 2n = 18 chromosomes, has an estimated genome size of 714-758 megabases and shares an ancient genome triplication with other eudicot plants. Leafy beets have been cultivated since Roman times, but sugar beet is one of the most recently domesticated crops. It arose in the late eighteenth century when lines accumulating sugar in the storage root were selected from crosses made with chard and fodder beet. Here we present a reference genome sequence for sugar beet as the first non-rosid, non-asterid eudicot genome, advancing comparative genomics and phylogenetic reconstructions. The genome sequence comprises 567 megabases, of which 85% could be assigned to chromosomes. The assembly covers a large proportion of the repetitive sequence content that was estimated to be 63%. We predicted 27,421 protein-coding genes supported by transcript data and annotated them on the basis of sequence homology. Phylogenetic analyses provided evidence for the separation of Caryophyllales before the split of asterids and rosids, and revealed lineage-specific gene family expansions and losses. We sequenced spinach (Spinacia oleracea), another Caryophyllales species, and validated features that separate this clade from rosids and asterids. Intraspecific genomic variation was analysed based on the genome sequences of sea beet (Beta vulgaris ssp. maritima; progenitor of all beet crops) and four additional sugar beet accessions. We identified seven million variant positions in the reference genome, and also large regions of low variability, indicating artificial selection. The sugar beet genome sequence enables the identification of genes affecting agronomically relevant traits, supports molecular breeding and maximizes the plant's potential in energy biotechnology.

A synergistic combination of two next-generation sequencing platforms with a detailed comparative BAC physical contig map provided a cost-effective assembly of the genome sequence of the domestic turkey (Meleagris gallopavo). Heterozygosity of the sequenced source genome allowed discovery of more than 600,000 high quality single nucleotide variants. Despite this heterozygosity, the current genome assembly (∼1.1 Gb) includes 917 Mb of sequence assigned to specific turkey chromosomes. Annotation identified nearly 16,000 genes, with 15,093 recognized as protein coding and 611 as non-coding RNA genes. Comparative analysis of the turkey, chicken, and zebra finch genomes, and comparing avian to mammalian species, supports the characteristic stability of avian genomes and identifies genes unique to the avian lineage. Clear differences are seen in number and variety of genes of the avian immune system where expansions and novel genes are less frequent than examples of gene loss. The turkey genome sequence provides resources to further understand the evolution of vertebrate genomes and genetic variation underlying economically important quantitative traits in poultry. This integrated approach may be a model for providing both gene and chromosome level assemblies of other species with agricultural, ecological, and evolutionary interest.

Regulatory RNAs often unfold their action via RNA-RNA interaction. Transcriptional gene silencing by means of siRNAs and miRNA as well as snoRNA directed RNA editing rely on this mechanism. Additionally ncRNA regulation in bacteria is mainly based upon RNA duplex formation. Finding putative target sites for newly discovered ncRNAs is a lengthy task as tools for cofolding RNA molecules like RNAcofold and RNAup are too slow for genome-wide search. Tools like RNAhybrid that neglects intramolecular interactions have runtimes proportional to O(m x n), albeit with a large prefactor. Still in many cases the need for even faster methods exists.We present a new program, RNAplex, especially designed to quickly find possible hybridization sites for a query RNA in large RNA databases. RNAplex uses a slightly different energy model which reduces the computational time by a factor 10-27 compared to RNAhybrid. In addition a length penalty allows to focus the target search on short highly stable interactions.RNAplex can be downloaded at http://www.tbi.univie.ac.at/~htafer/Supplementary data are available at Bioinformatics online.

Abstract Background: Reliable prediction of RNA–RNA binding energies is crucial, e.g. for the understanding on RNAi, microRNA–mRNA binding and antisense interactions. The thermodynamics of such RNA–RNA interactions can be understood as the sum of two energy contributions: (1) the energy necessary to ‘open’ the binding site and (2) the energy gained from hybridization. Methods: We present an extension of the standard partition function approach to RNA secondary structures that computes the probabilities Pu[i, j] that a sequence interval [i, j] is unpaired. Results: Comparison with experimental data shows that Pu[i, j] can be applied as a significant determinant of local target site accessibility for RNA interference (RNAi). Furthermore, these quantities can be used to rigorously determine binding free energies of short oligomers to large mRNA targets. The resource consumption is comparable with a single partition function computation for the large target molecule. We can show that RNAi efficiency correlates well with the binding energies of siRNAs to their respective mRNA target. Availability: RNAup will be distributed as part of the Vienna RNA Package, Contact: ivo@tbi.univie.ac.at

Ning Li and colleagues report the whole-genome sequence of the duck, Anas platyrhynchos, a natural host of avian influenza viruses. They examine host response to infection by comparing the lung transcriptomes of ducks that were infected with influenza A viruses. The duck (Anas platyrhynchos) is one of the principal natural hosts of influenza A viruses. We present the duck genome sequence and perform deep transcriptome analyses to investigate immune-related genes. Our data indicate that the duck possesses a contractive immune gene repertoire, as in chicken and zebra finch, and this repertoire has been shaped through lineage-specific duplications. We identify genes that are responsive to influenza A viruses using the lung transcriptomes of control ducks and ones that were infected with either a highly pathogenic (A/duck/Hubei/49/05) or a weakly pathogenic (A/goose/Hubei/65/05) H5N1 virus. Further, we show how the duck's defense mechanisms against influenza infection have been optimized through the diversification of its β-defensin and butyrophilin-like repertoires. These analyses, in combination with the genomic and transcriptomic data, provide a resource for characterizing the interaction between host and influenza viruses.