The lion's share of bacteria in various environments cannot be cloned in the laboratory and thus cannot be sequenced using existing technologies. A major goal of single-cell genomics is to complement gene-centric metagenomic data with whole-genome assemblies of uncultivated organisms. Assembly of single-cell data is challenging because of highly non-uniform read coverage as well as elevated levels of sequencing errors and chimeric reads. We describe SPAdes, a new assembler for both single-cell and standard (multicell) assembly, and demonstrate that it improves on the recently released E+V−SC assembler (specialized for single-cell data) and on popular assemblers Velvet and SoapDeNovo (for multicell data). SPAdes generates single-cell assemblies, providing information about genomes of uncultivatable bacteria that vastly exceeds what may be obtained via traditional metagenomics studies. SPAdes is available online (http://bioinf.spbau.ru/spades). It is distributed as open source software.

The sequence of the mouse genome is a key informational tool for understanding the contents of the human genome and a key experimental tool for biomedical research. Here, we report the results of an international collaboration to produce a high-quality draft sequence of the mouse genome. We also present an initial comparative analysis of the mouse and human genomes, describing some of the insights that can be gleaned from the two sequences. We discuss topics including the analysis of the evolutionary forces shaping the size, structure and sequence of the genomes; the conservation of large-scale synteny across most of the genomes; the much lower extent of sequence orthology covering less than half of the genomes; the proportions of the genomes under selection; the number of protein-coding genes; the expansion of gene families related to reproduction and immunity; the evolution of proteins; and the identification of intraspecies polymorphism.

Accurate genome assembly is hampered by repetitive regions. Although long single molecule sequencing reads are better able to resolve genomic repeats than short-read data, most long-read assembly algorithms do not provide the repeat characterization necessary for producing optimal assemblies. Here, we present Flye, a long-read assembly algorithm that generates arbitrary paths in an unknown repeat graph, called disjointigs, and constructs an accurate repeat graph from these error-riddled disjointigs. We benchmark Flye against five state-of-the-art assemblers and show that it generates better or comparable assemblies, while being an order of magnitude faster. Flye nearly doubled the contiguity of the human genome assembly (as measured by the NGA50 assembly quality metric) compared with existing assemblers.

While metagenomics has emerged as a technology of choice for analyzing bacterial populations, the assembly of metagenomic data remains challenging, thus stifling biological discoveries. Moreover, recent studies revealed that complex bacterial populations may be composed from dozens of related strains, thus further amplifying the challenge of metagenomic assembly. metaSPAdes addresses various challenges of metagenomic assembly by capitalizing on computational ideas that proved to be useful in assemblies of single cells and highly polymorphic diploid genomes. We benchmark metaSPAdes against other state-of-the-art metagenome assemblers and demonstrate that it results in high-quality assemblies across diverse data sets.

GNPS is an open-access community-curated analysis platform for sharing natural product mass spectrometry data that enables continuous, automatic reanalysis of deposited 'living' data sets. The potential of the diverse chemistries present in natural products (NP) for biotechnology and medicine remains untapped because NP databases are not searchable with raw data and the NP community has no way to share data other than in published papers. Although mass spectrometry (MS) techniques are well-suited to high-throughput characterization of NP, there is a pressing need for an infrastructure to enable sharing and curation of data. We present Global Natural Products Social Molecular Networking (GNPS; http://gnps.ucsd.edu ), an open-access knowledge base for community-wide organization and sharing of raw, processed or identified tandem mass (MS/MS) spectrometry data. In GNPS, crowdsourced curation of freely available community-wide reference MS libraries will underpin improved annotations. Data-driven social-networking should facilitate identification of spectra and foster collaborations. We also introduce the concept of 'living data' through continuous reanalysis of deposited data.

Since its initial release in 2000, the human reference genome has covered only the euchromatic fraction of the genome, leaving important heterochromatic regions unfinished. Addressing the remaining 8% of the genome, the Telomere-to-Telomere (T2T) Consortium presents a complete 3.055 billion–base pair sequence of a human genome, T2T-CHM13, that includes gapless assemblies for all chromosomes except Y, corrects errors in the prior references, and introduces nearly 200 million base pairs of sequence containing 1956 gene predictions, 99 of which are predicted to be protein coding. The completed regions include all centromeric satellite arrays, recent segmental duplications, and the short arms of all five acrocentric chromosomes, unlocking these complex regions of the genome to variational and functional studies.

Every time we compare two species that are closer to each other than either is to humans, we get nearly killed by unmasked repeats.

For the last 20 years, fragment assembly in DNA sequencing followed the “overlap–layout–consensus” paradigm that is used in all currently available assembly tools. Although this approach proved useful in assembling clones, it faces difficulties in genomic shotgun assembly. We abandon the classical “overlap–layout–consensus” approach in favor of a new euler algorithm that, for the first time, resolves the 20-year-old “repeat problem” in fragment assembly. Our main result is the reduction of the fragment assembly to a variation of the classical Eulerian path problem that allows one to generate accurate solutions of large-scale sequencing problems. euler , in contrast to the celera assembler, does not mask such repeats but uses them instead as a powerful fragment assembly tool.

Recent advances in single-cell genomics provide an alternative to largely gene-centric metagenomics studies, enabling whole-genome sequencing of uncultivated bacteria. However, single-cell assembly projects are challenging due to (i) the highly nonuniform read coverage and (ii) a greatly elevated number of chimeric reads and read pairs. While recently developed single-cell assemblers have addressed the former challenge, methods for assembling highly chimeric reads remain poorly explored. We present algorithms for identifying chimeric edges and resolving complex bulges in de Bruijn graphs, which significantly improve single-cell assemblies. We further describe applications of the single-cell assembler SPAdes to a new approach for capturing and sequencing “microbial dark matter” that forms small pools of randomly selected single cells (called a mini-metagenome) and further sequences all genomes from the mini-metagenome at once. On single-cell bacterial datasets, SPAdes improves on the recently developed E+V-SC and IDBA-UD assemblers specifically designed for single-cell sequencing. For standard (cultivated monostrain) datasets, SPAdes also improves on A5, ABySS, CLC, EULER-SR, Ray, SOAPdenovo, and Velvet. Thus, recently developed single-cell assemblers not only enable single-cell sequencing, but also improve on conventional assemblers on their own turf. SPAdes is available for free online download under a GPLv2 license.

Mass spectrometry (MS) instruments and experimental protocols are rapidly advancing, but the software tools to analyse tandem mass spectra are lagging behind. We present a database search tool MS-GF+ that is sensitive (it identifies more peptides than most other database search tools) and universal (it works well for diverse types of spectra, different configurations of MS instruments and different experimental protocols). We benchmark MS-GF+ using diverse spectral data sets: (i) spectra of varying fragmentation methods; (ii) spectra of multiple enzyme digests; (iii) spectra of phosphorylated peptides; and (iv) spectra of peptides with unusual fragmentation propensities produced by a novel alpha-lytic protease. For all these data sets, MS-GF+ significantly increases the number of identified peptides compared with commonly used methods for peptide identifications. We emphasize that although MS-GF+ is not specifically designed for any particular experimental set-up, it improves on the performance of tools specifically designed for these applications (for example, specialized tools for phosphoproteomics). The development of software tools to analyse large mass spectrometry data sets lags behind the increase in diversity of the data. Here the authors develop MS-GF+, a database search tool that outperforms other popular tools in identifying peptides from a variety of data sets.