The human genome holds an extraordinary trove of information about human development, physiology, medicine and evolution. Here we report the results of an international collaboration to produce and make freely available a draft sequence of the human genome. We also present an initial analysis of the data, describing some of the insights that can be gleaned from the sequence.

We analysed primary breast cancers by genomic DNA copy number arrays, DNA methylation, exome sequencing, messenger RNA arrays, microRNA sequencing and reverse-phase protein arrays. Our ability to integrate information across platforms provided key insights into previously defined gene expression subtypes and demonstrated the existence of four main breast cancer classes when combining data from five platforms, each of which shows significant molecular heterogeneity. Somatic mutations in only three genes (TP53, PIK3CA and GATA3) occurred at >10% incidence across all breast cancers; however, there were numerous subtype-associated and novel gene mutations including the enrichment of specific mutations in GATA3, PIK3CA and MAP3K1 with the luminal A subtype. We identified two novel protein-expression-defined subgroups, possibly produced by stromal/microenvironmental elements, and integrated analyses identified specific signalling pathways dominant in each molecular subtype including a HER2/phosphorylated HER2/EGFR/phosphorylated EGFR signature within the HER2-enriched expression subtype. Comparison of basal-like breast tumours with high-grade serous ovarian tumours showed many molecular commonalities, indicating a related aetiology and similar therapeutic opportunities. The biological finding of the four main breast cancer subtypes caused by different subsets of genetic and epigenetic abnormalities raises the hypothesis that much of the clinically observable plasticity and heterogeneity occurs within, and not across, these major biological subtypes of breast cancer. The Cancer Genome Atlas Network describe their multifaceted analyses of primary breast cancers, shedding light on breast cancer heterogeneity; although only three genes (TP53, PIK3CA and GATA3) are mutated at a frequency greater than 10% across all breast cancers, numerous subtype-associated and novel mutations were identified. This Article from the Cancer Genome Atlas consortium describes a multifaceted analysis of primary breast cancers in 825 people. Exome sequencing, copy number variation, DNA methylation, messenger RNA arrays, microRNA sequencing and proteomic analyses were performed and integrated to shed light on breast-cancer heterogeneity. Just three genes — TP53, PIK3CA and GATA3 — are mutated at greater than 10% frequency across all breast cancers. Many subtype-associated and novel mutations were identified, as well as two breast-cancer subgroups with specific signalling-pathway signatures. The analyses also suggest that much of the clinically observable plasticity and heterogeneity occurs within, and not across, the major subtypes of breast cancer.

Studies of the human microbiome have revealed that even healthy individuals differ remarkably in the microbes that occupy habitats such as the gut, skin and vagina. Much of this diversity remains unexplained, although diet, environment, host genetics and early microbial exposure have all been implicated. Accordingly, to characterize the ecology of human-associated microbial communities, the Human Microbiome Project has analysed the largest cohort and set of distinct, clinically relevant body habitats so far. We found the diversity and abundance of each habitat's signature microbes to vary widely even among healthy subjects, with strong niche specialization both within and among individuals. The project encountered an estimated 81–99% of the genera, enzyme families and community configurations occupied by the healthy Western microbiome. Metagenomic carriage of metabolic pathways was stable among individuals despite variation in community structure, and ethnic/racial background proved to be one of the strongest associations of both pathways and microbes with clinical metadata. These results thus delineate the range of structural and functional configurations normal in the microbial communities of a healthy population, enabling future characterization of the epidemiology, ecology and translational applications of the human microbiome. The Human Microbiome Project Consortium reports the first results of their analysis of microbial communities from distinct, clinically relevant body habitats in a human cohort; the insights into the microbial communities of a healthy population lay foundations for future exploration of the epidemiology, ecology and translational applications of the human microbiome. The Human Microbiome Project (HMP), supported by the National Institutes of Health Common Fund, has the goal of characterizing the microbial communities that inhabit and interact with the human body in sickness and in health. In two Articles in this issue of Nature, the HMP Consortium presents the first population-scale details of the organismal and functional composition of the microbiota across five areas of the body. An associated News & Views discusses the initial results — which, along with those of a series of co-publications, already constitute the most extensive catalogue of organisms and genes related to the human microbiome yet published — and highlights some of the major questions that the project will tackle in the next few years.

Many mutations that contribute to the pathogenesis of acute myeloid leukemia (AML) are undefined. The relationships between patterns of mutations and epigenetic phenotypes are not yet clear.We analyzed the genomes of 200 clinically annotated adult cases of de novo AML, using either whole-genome sequencing (50 cases) or whole-exome sequencing (150 cases), along with RNA and microRNA sequencing and DNA-methylation analysis.AML genomes have fewer mutations than most other adult cancers, with an average of only 13 mutations found in genes. Of these, an average of 5 are in genes that are recurrently mutated in AML. A total of 23 genes were significantly mutated, and another 237 were mutated in two or more samples. Nearly all samples had at least 1 nonsynonymous mutation in one of nine categories of genes that are almost certainly relevant for pathogenesis, including transcription-factor fusions (18% of cases), the gene encoding nucleophosmin (NPM1) (27%), tumor-suppressor genes (16%), DNA-methylation-related genes (44%), signaling genes (59%), chromatin-modifying genes (30%), myeloid transcription-factor genes (22%), cohesin-complex genes (13%), and spliceosome-complex genes (14%). Patterns of cooperation and mutual exclusivity suggested strong biologic relationships among several of the genes and categories.We identified at least one potential driver mutation in nearly all AML samples and found that a complex interplay of genetic events contributes to AML pathogenesis in individual patients. The databases from this study are widely available to serve as a foundation for further investigations of AML pathogenesis, classification, and risk stratification. (Funded by the National Institutes of Health.).

A-Maize-ing Maize is one of our oldest and most important crops, having been domesticated approximately 9000 years ago in central Mexico. Schnable et al. (p. 1112 ; see the cover) present the results of sequencing the B73 inbred maize line. The findings elucidate how maize became diploid after an ancestral doubling of its chromosomes and reveals transposable element movement and activity and recombination. Vielle-Calzada et al. (p. 1078 ) have sequenced the Palomero Toluqueño ( Palomero ) landrace, a highland popcorn from Mexico, which, when compared to the B73 line, reveals multiple loci impacted by domestication. Swanson-Wagner et al. (p. 1118 ) exploit possession of the genome to analyze expression differences occurring between lines. The identification of single nucleotide polymorphisms and copy number variations among lines was used by Gore et al. (p. 1115 ) to generate a Haplotype map of maize. While chromosomal diversity in maize is high, it is likely that recombination is the major force affecting the levels of heterozygosity in maize. The availability of the maize genome will help to guide future agricultural and biofuel applications (see the Perspective by Feuillet and Eversole ).

A variety of microbial communities and their genes (the microbiome) exist throughout the human body, with fundamental roles in human health and disease. The National Institutes of Health (NIH)-funded Human Microbiome Project Consortium has established a population-scale framework to develop metagenomic protocols, resulting in a broad range of quality-controlled resources and data including standardized methods for creating, processing and interpreting distinct types of high-throughput metagenomic data available to the scientific community. Here we present resources from a population of 242 healthy adults sampled at 15 or 18 body sites up to three times, which have generated 5,177 microbial taxonomic profiles from 16S ribosomal RNA genes and over 3.5 terabases of metagenomic sequence so far. In parallel, approximately 800 reference strains isolated from the human body have been sequenced. Collectively, these data represent the largest resource describing the abundance and variety of the human microbiome, while providing a framework for current and future studies.