The Genome Database for Rosaceae (GDR, https://www.rosaceae.org) is an integrated web-based community database resource providing access to publicly available genomics, genetics and breeding data and data-mining tools to facilitate basic, translational and applied research in Rosaceae. The volume of data in GDR has increased greatly over the last 5 years. The GDR now houses multiple versions of whole genome assembly and annotation data from 14 species, made available by recent advances in sequencing technology. Annotated and searchable reference transcriptomes, RefTrans, combining peer-reviewed published RNA-Seq as well as EST datasets, are newly available for major crop species. Significantly more quantitative trait loci, genetic maps and markers are available in MapViewer, a new visualization tool that better integrates with other pages in GDR. Pathways can be accessed through the new GDR Cyc Pathways databases, and synteny among the newest genome assemblies from eight species can be viewed through the new synteny browser, SynView. Collated single-nucleotide polymorphism diversity data and phenotypic data from publicly available breeding datasets are integrated with other relevant data. Also, the new Breeding Information Management System allows breeders to upload, manage and analyze their private breeding data within the secure GDR server with an option to release data publicly.

Thermococcus kodakarensis (T. kodakarensis), a hyperthermophilic, genetically accessible model archaeon, encodes two putative restriction modification (R-M) defense systems, TkoI and TkoII. TkoI is encoded by TK1460 while TkoII is encoded by TK1158. Bioinformative analysis suggests both R-M enzymes are large, fused methyltransferase (MTase)-endonuclease polypeptides that contain both restriction endonuclease (REase) activity to degrade foreign invading DNA and MTase activity to methylate host genomic DNA at specific recognition sites. In this work, we demonsrate T. kodakarensis strains deleted for either or both R-M enzymes grow more slowly but display significantly increased competency compared to strains with intact R-M systems, suggesting that both TkoI and TkoII assist in maintenance of genomic integrity in vivo and likely protect against viral- or plasmid-based DNA transfers. Pacific Biosciences single molecule real-time (SMRT) sequencing of T. kodakarensis strains containing both, one or neither R-M systems permitted assignment of the recognition sites for TkoI and TkoII and demonstrated that both R-M enzymes are TypeIIL; TkoI and TkoII methylate the N6 position of adenine on one strand of the recognition sequences GTGAAG and TTCAAG, respectively. Further in vitro biochemical characterization of the REase activities reveal TkoI and TkoII cleave the DNA backbone GTGAAG(N)20/(N)18 and TTCAAG(N)10/(N)8, respectively, away from the recognition sequences, while in vitro characterization of the MTase activities reveal transfer of tritiated S-adenosyl methionine by TkoI and TkoII to their respective recognition sites. Together these results demonstrate TkoI and TkoII restriction systems are important for protecting T. kodakarensis genome integrity from invading foreign DNA.

The sole unifying feature of the incredibly diverse Archaea is their isoprenoid-based ether-linked lipid membranes. Unique lipid membrane composition, including an abundance of membrane-spanning tetraether lipids, impart resistance to extreme conditions. Many questions remain, however, regarding the synthesis and modification of tetraether lipids and how dynamic changes to archaeal lipid membrane composition support hyperthermophily. Tetraether membranes, termed glycerol dibiphytanyl glycerol tetraethers (GDGTs), are generated by tetraether synthase (Tes) by joining the tails of two bilayer lipids known as archaeol. GDGTs are often further specialized through the addition of cyclopentane rings by GDGT ring synthase (Grs). A positive correlation between relative GDGT abundance and entry into stationary phase growth has been observed, but the physiological impact of inhibiting GDGT synthesis has not previously been reported. Here, we demonstrate that the model hyperthermophile Thermococcus kodakarensis remains viable when Tes (TK2145) or Grs (TK0167) are deleted, permitting phenotypic and lipid analyses at different temperatures. The absence of cyclopentane rings in GDGTs does not impact growth in T. kodakarensis, but an overabundance of rings due to ectopic Grs expression is highly fitness negative at supra-optimal temperatures. In contrast, deletion of Tes resulted in the loss of all GDGTs, cyclization of archaeol, and loss of viability upon transition to the stationary phase in this model archaea. These results demonstrate the critical roles of highly specialized, dynamic, isoprenoid-based lipid membranes for archaeal survival at high temperatures.

RNAs are often modified to invoke new activities. While many modifications are limited in frequency, restricted to non-coding RNAs, or present only in select organisms, 5-methylcytidine (m5C) is abundant across diverse RNAs and fitness-relevant across Domains of life, but the synthesis and impacts of m5C have yet to be fully investigated. Here, we map m5C in the model hyperthermophile, Thermococcus kodakarensis. We demonstrate that m5C is ~25x more abundant in T. kodakarensis than human cells, and the m5C epitranscriptome includes ~10% of unique transcripts. T. kodakarensis rRNAs harbor tenfold more m5C compared to Eukarya or Bacteria. We identify at least five RNA m5C methyltransferases (R5CMTs), and strains deleted for individual R5CMTs lack site-specific m5C modifications that limit hyperthermophilic growth. We show that m5C is likely generated through partial redundancy in target sites among R5CMTs. The complexity of the m5C epitranscriptome in T. kodakarensis argues that m5C supports life in the extremes. The epitranscriptome is fitness-relevant across Domains. Here, the authors map m5C in the model hyperthermophile, Thermococcus kodakarensis. The abundance and complexity of the m5C epitranscriptome in T. kodakarensis argues that m5C supports life in the extremes.

Preview this conference paper: Identification of H-Gdgt Synthesis Proteins, Page 1 of 1 < Previous page | Next page > /docserver/preview/fulltext/2214-4609/2023/imog-2023/298-1.gif

Abstract After a decade of NGS technology and workflow innovation, personalized medicine is starting to become a reality. DNA fragmentation is still a critical bottleneck during library preparation. Sonication methods have been the gold standard for consistent fragmentation and uniform GC coverage, but are associated with a high upfront investment, expensive consumables, and are prone to oxidative DNA damage. On the other hand, enzymatic fragmentation methods hold the potential to be scalable, automation-friendly workflows that minimize DNA damage. Yet, typical enzymatic fragmentation methods have been shown to introduce systematic hairpin artifacts, exhibit suboptimal uniformity, and have a narrow range of input mass compatibility. We have developed a novel enzymatic fragmentation-based library preparation technology which, together with our high-fidelity library amplification module, effectively overcomes many of the key limitations of related chemistries. Libraries generated using our workflow reduced chimeric reads and terminal hairpin artifacts 10-fold compared to other enzymatic methods, and reached comparable levels of mechanically sheared DNA controls. Furthermore, we observed consistently even coverage uniformity and low sequence-specific bias for human whole genome sequencing. Fragmentation was tested across a broad sample input range from 100 pg to 500 ng. Library insert sizes were highly tunable from 150 bp to 550 bp and consistent across the input titration. High quality libraries with minimal adapter dimer were prepared from as little as 1 picogram of gDNA by adjusting the post amplification clean up conditions. Taken together, this enzymatic fragmentation and library preparation workflow avoids library preparation artifacts that convolute variant calling, is highly scalable, and suitable for ultra-low input samples. Citation Format: Zane Jaafar, Josh Haimes, Thomas Harrison, Lindsay Peterkin, Martin Ranik, Kristin Scott, Brian A. Kudlow. A novel enzymatic fragmentation library preparation chemistry that greatly reduces sequencing artifacts [abstract]. In: Proceedings of the American Association for Cancer Research Annual Meeting 2022; 2022 Apr 8-13. Philadelphia (PA): AACR; Cancer Res 2022;82(12_Suppl):Abstract nr 2288.

Ribosome structure and activity are challenged at high temperatures, often demanding modifications to ribosomal RNAs (rRNAs) to retain translation fidelity. LC-MS/MS, bisulfite-sequencing, and high-resolution cryo-EM structures of the archaeal ribosome identified an RNA modification,