It has been widely accepted that 5-methylcytosine is the only form of DNA methylation in mammalian genomes. Here we identify N6-methyladenine as another form of DNA modification in mouse embryonic stem cells. Alkbh1 encodes a demethylase for N6-methyladenine. An increase of N6-methyladenine levels in Alkbh1-deficient cells leads to transcriptional silencing. N6-methyladenine deposition is inversely correlated with the evolutionary age of LINE-1 transposons; its deposition is strongly enriched at young (<1.5 million years old) but not old (>6 million years old) L1 elements. The deposition of N6-methyladenine correlates with epigenetic silencing of such LINE-1 transposons, together with their neighbouring enhancers and genes, thereby resisting the gene activation signals during embryonic stem cell differentiation. As young full-length LINE-1 transposons are strongly enriched on the X chromosome, genes located on the X chromosome are also silenced. Thus, N6-methyladenine developed a new role in epigenetic silencing in mammalian evolution distinct from its role in gene activation in other organisms. Our results demonstrate that N6-methyladenine constitutes a crucial component of the epigenetic regulation repertoire in mammalian genomes. The prevalence of N6-adenine DNA methylation in mammals was previously unknown; this study reveals that N6-methyladenine can be found in mouse embryonic stem cells, especially at subfamilies of young (<1.5 million years old) LINE-1 transposons. DNA methylation is thought to occur exclusively on the fifth position of cytosine in mammalian cells. These authors identify an additional form of DNA modification — producing N6-methyladenine — in mouse embryonic stem cells. They show that the Alkbh1 gene encodes a demethylase for N6-methyladenine. Deposition of N6-methyladenine is found at subfamilies of young LINE-1 transposons, where it may be involved in epigenetic silencing. N6-methyladenine has previously been found in prokaryotes, algae, nematodes and insects.

Africa is inferred to be the continent of origin for all modern human populations, but the details of human prehistory and evolution in Africa remain largely obscure owing to the complex histories of hundreds of distinct populations. We present data for more than 580,000 SNPs for several hunter-gatherer populations: the Hadza and Sandawe of Tanzania, and the ≠Khomani Bushmen of South Africa, including speakers of the nearly extinct N|u language. We find that African hunter-gatherer populations today remain highly differentiated, encompassing major components of variation that are not found in other African populations. Hunter-gatherer populations also tend to have the lowest levels of genome-wide linkage disequilibrium among 27 African populations. We analyzed geographic patterns of linkage disequilibrium and population differentiation, as measured by F(ST), in Africa. The observed patterns are consistent with an origin of modern humans in southern Africa rather than eastern Africa, as is generally assumed. Additionally, genetic variation in African hunter-gatherer populations has been significantly affected by interaction with farmers and herders over the past 5,000 y, through both severe population bottlenecks and sex-biased migration. However, African hunter-gatherer populations continue to maintain the highest levels of genetic diversity in the world.

Despite the recent rapid growth in genome-wide data, much of human variation remains entirely unexplained. A significant challenge in the pursuit of the genetic basis for variation in common human traits is the efficient, coordinated collection of genotype and phenotype data. We have developed a novel research framework that facilitates the parallel study of a wide assortment of traits within a single cohort. The approach takes advantage of the interactivity of the Web both to gather data and to present genetic information to research participants, while taking care to correct for the population structure inherent to this study design. Here we report initial results from a participant-driven study of 22 traits. Replications of associations (in the genes OCA2, HERC2, SLC45A2, SLC24A4, IRF4, TYR, TYRP1, ASIP, and MC1R) for hair color, eye color, and freckling validate the Web-based, self-reporting paradigm. The identification of novel associations for hair morphology (rs17646946, near TCHH; rs7349332, near WNT10A; and rs1556547, near OFCC1), freckling (rs2153271, in BNC2), the ability to smell the methanethiol produced after eating asparagus (rs4481887, near OR2M7), and photic sneeze reflex (rs10427255, near ZEB2, and rs11856995, near NR2F2) illustrates the power of the approach.

Obtaining high-quality sequence continuity of complex regions of recent segmental duplication remains one of the major challenges of finishing genome assemblies. In the human and mouse genomes, this was achieved by targeting large-insert clones using costly and laborious capillary-based sequencing approaches. Sanger shotgun sequencing of clone inserts, however, has now been largely abandoned, leaving most of these regions unresolved in newer genome assemblies generated primarily by next-generation sequencing hybrid approaches. Here we show that it is possible to resolve regions that are complex in a genome-wide context but simple in isolation for a fraction of the time and cost of traditional methods using long-read single molecule, real-time (SMRT) sequencing and assembly technology from Pacific Biosciences (PacBio). We sequenced and assembled BAC clones corresponding to a 1.3-Mbp complex region of chromosome 17q21.31, demonstrating 99.994% identity to Sanger assemblies of the same clones. We targeted 44 differences using Illumina sequencing and find that PacBio and Sanger assemblies share a comparable number of validated variants, albeit with different sequence context biases. Finally, we targeted a poorly assembled 766-kbp duplicated region of the chimpanzee genome and resolved the structure and organization for a fraction of the cost and time of traditional finishing approaches. Our data suggest a straightforward path for upgrading genomes to a higher quality finished state.

Although a few hundred single nucleotide polymorphisms (SNPs) suffice to infer close familial relationships, high density genome-wide SNP data make possible the inference of more distant relationships such as 2(nd) to 9(th) cousinships. In order to characterize the relationship between genetic similarity and degree of kinship given a timeframe of 100-300 years, we analyzed the sharing of DNA inferred to be identical by descent (IBD) in a subset of individuals from the 23andMe customer database (n = 22,757) and from the Human Genome Diversity Panel (HGDP-CEPH, n = 952). With data from 121 populations, we show that the average amount of DNA shared IBD in most ethnolinguistically-defined populations, for example Native American groups, Finns and Ashkenazi Jews, differs from continentally-defined populations by several orders of magnitude. Via extensive pedigree-based simulations, we determined bounds for predicted degrees of relationship given the amount of genomic IBD sharing in both endogamous and 'unrelated' population samples. Using these bounds as a guide, we detected tens of thousands of 2(nd) to 9(th) degree cousin pairs within a heterogenous set of 5,000 Europeans. The ubiquity of distant relatives, detected via IBD segments, in both ethnolinguistic populations and in large 'unrelated' populations samples has important implications for genetic genealogy, forensics and genotype/phenotype mapping studies.

We report here the ~670 Mb genome assembly of the Asian seabass (Lates calcarifer), a tropical marine teleost. We used long-read sequencing augmented by transcriptomics, optical and genetic mapping along with shared synteny from closely related fish species to derive a chromosome-level assembly with a contig N50 size over 1 Mb and scaffold N50 size over 25 Mb that span ~90% of the genome. The population structure of L. calcarifer species complex was analyzed by re-sequencing 61 individuals representing various regions across the species’ native range. SNP analyses identified high levels of genetic diversity and confirmed earlier indications of a population stratification comprising three clades with signs of admixture apparent in the South-East Asian population. The quality of the Asian seabass genome assembly far exceeds that of any other fish species, and will serve as a new standard for fish genomics.