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Using the Cap Analysis of Gene Expression (CAGE) technology, the FANTOM5 consortium provided one of the most comprehensive maps of transcription start sites (TSSs) in several species. Strikingly, ~72% of them could not be assigned to a specific gene and initiate at unconventional regions, outside promoters or enhancers. Here, we probe these unassigned TSSs and show that, in all species studied, a significant fraction of CAGE peaks initiate at microsatellites, also called short tandem repeats (STRs). To confirm this transcription, we develop Cap Trap RNA-seq, a technology which combines cap trapping and long read MinION sequencing. We train sequence-based deep learning models able to predict CAGE signal at STRs with high accuracy. These models unveil the importance of STR surrounding sequences not only to distinguish STR classes, but also to predict the level of transcription initiation. Importantly, genetic variants linked to human diseases are preferentially found at STRs with high transcription initiation level, supporting the biological and clinical relevance of transcription initiation at STRs. Together, our results extend the repertoire of non-coding transcription associated with DNA tandem repeats and complexify STR polymorphism.
Discovery of widespread transcription initiation at microsatellites predictable by sequence-based deep neural network
Grapotte M.;Saraswat M.;Bessiere C.;Menichelli C.;Ramilowski J. A.;Severin J.;Hayashizaki Y.;Itoh M.;Tagami M.;Murata M.;Kojima-Ishiyama M.;Noma S.;Noguchi S.;Kasukawa T.;Hasegawa A.;Suzuki H.;Nishiyori-Sueki H.;Frith M. C.;Abugessaisa I.;Aitken S.;Aken B. L.;Alam I.;Alam T.;Alasiri R.;Alhendi A. M. N.;Alinejad-Rokny H.;Alvarez M. J.;Andersson R.;Arakawa T.;Araki M.;Arbel T.;Archer J.;Archibald A. L.;Arner E.;Arner P.;Asai K.;Ashoor H.;Astrom G.;Babina M.;Baillie J. K.;Bajic V. B.;Bajpai A.;Baker S.;Baldarelli R. M.;Balic A.;Bansal M.;Batagov A. O.;Batzoglou S.;Beckhouse A. G.;Beltrami A. P.;Beltrami C. A.;Bertin N.;Bhattacharya S.;Bickel P. J.;Blake J. A.;Blanchette M.;Bodega B.;Bonetti A.;Bono H.;Bornholdt J.;Bttcher M.;Bougouffa S.;Boyd M.;Breda J.;Brombacher F.;Brown J. B.;Bult C. J.;Burroughs A. M.;Burt D. W.;Busch A.;Caglio G.;Califano A.;Cameron C. J.;Cannistraci C. V.;Carbone A.;Carlisle A. J.;Carninci P.;Carter K. W.;Cesselli D.;Chang J. -C.;Chen J. 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M.;Hamada M.;Handoko L.;Hara M.;Harbers M.;Harrow J.;Harshbarger J.;Hase T.;Hasegawa A.;Hashimoto K.;Hatano T.;Hattori N.;Hayashi R.;Hayashizaki Y.;Herlyn M.;Hettne K.;Heutink P.;Hide W.;Hitchens K. J.;Sui S. H.;'t Hoen P. A. C.;Hon C. C.;Hori F.;Horie M.;Horimoto K.;Horton P.;Hou R.;Huang E.;Huang Y.;Hugues R.;Hume D.;Ienasescu H.;Iida K.;Ikawa T.;Ikemura T.;Ikeo K.;Inoue N.;Ishizu Y.;Ito Y.;Itoh M.;Ivshina A. V.;Jankovic B. R.;Jenjaroenpun P.;Johnson R.;Jorgensen M.;Jorjani H.;Joshi A.;Jurman G.;Kaczkowski B.;Kai C.;Kaida K.;Kajiyama K.;Kaliyaperumal R.;Kaminuma E.;Kanaya T.;Kaneda H.;Kapranov P.;Kasianov A. S.;Kasukawa T.;Katayama T.;Kato S.;Kawaguchi S.;Kawai J.;Kawaji H.;Kawamoto H.;Kawamura Y. I.;Kawasaki S.;Kawashima T.;Kempfle J. S.;Kenna T. J.;Kere J.;Khachigian L.;Kiryu H.;Kishima M.;Kitajima H.;Kitamura T.;Kitano H.;Klaric E.;Klepper K.;Klinken S. P.;Kloppmann E.;Knox A. J.;Kodama Y.;Kogo Y.;Kojima M.;Kojima S.;Komatsu N.;Komiyama H.;Kono T.;Koseki H.;Koyasu S.;Kratz A.;Kukalev A.;Kulakovskiy I.;Kundaje A.;Kunikata H.;Kuo R.;Kuo T.;Kuraku S.;Kuznetsov V. A.;Kwon T. J.;Larouche M.;Lassmann T.;Law A.;Le-Cao K. -A.;Lecellier C. -H.;Lee W.;Lenhard B.;Lennartsson A.;Li K.;Li R.;Lilje B.;Lipovich L.;Lizio M.;Lopez G.;Magi S.;Mak G. K.;Makeev V.;Manabe R.;Mandai M.;Mar J.;Maruyama K.;Maruyama T.;Mason E.;Mathelier A.;Matsuda H.;Medvedeva Y. A.;Meehan T. F.;Mejhert N.;Meynert A.;Mikami N.;Minoda A.;Miura H.;Miyagi Y.;Miyawaki A.;Mizuno Y.;Morikawa H.;Morimoto M.;Morioka M.;Morishita S.;Moro K.;Motakis E.;Motohashi H.;Mukarram A. K.;Mummery C. L.;Mungall C. J.;Murakawa Y.;Muramatsu M.;Murata M.;Nagasaka K.;Nagase T.;Nakachi Y.;Nakahara F.;Nakai K.;Nakamura K.;Nakamura Y.;Nakamura Y.;Nakazawa T.;Nason G. P.;Nepal C.;Nguyen Q. H.;Nielsen L. K.;Nishida K.;Nishiguchi K. M.;Nishiyori H.;Nitta K.;Noguchi S.;Noma S.;Notredame C.;Ogishima S.;Ohkura N.;Ohno H.;Ohshima M.;Ohtsu T.;Okada Y.;Okada-Hatakeyama M.;Okazaki Y.;Oksvold P.;Orlando V.;Ow G. S.;Ozturk M.;Pachkov M.;Paparountas T.;Parihar S. P.;Park S. -J.;Pascarella G.;Passier R.;Persson H.;Philippens I. H.;Piazza S.;Plessy C.;Pombo A.;Ponten F.;Poulain S.;Poulsen T. M.;Pradhan S.;Prezioso C.;Pridans C.;Qin X. -Y.;Quackenbush J.;Rackham O.;Ramilowski J.;Ravasi T.;Rehli M.;Rennie S.;Rito T.;Rizzu P.;Robert C.;Roos M.;Rost B.;Roudnicky F.;Roy R.;Rye M. B.;Sachenkova O.;Saetrom P.;Sai H.;Saiki S.;Saito M.;Saito A.;Sakaguchi S.;Sakai M.;Sakaue S.;Sakaue-Sawano A.;Sandelin A.;Sano H.;Sasamoto Y.;Sato H.;Saxena A.;Saya H.;Schafferhans A.;Schmeier S.;Schmidl C.;Schmocker D.;Schneider C.;Schueler M.;Schultes E. A.;Schulze-Tanzil G.;Semple C. A.;Seno S.;Seo W.;Sese J.;Severin J.;Sheng G.;Shi J.;Shimoni Y.;Shin J. W.;SimonSanchez J.;Sivertsson A.;Sjostedt E.;Soderhall C.;Laurent G. S.;Stoiber M. H.;Sugiyama D.;Summers K. M.;Suzuki A. M.;Suzuki H.;Suzuki K.;Suzuki M.;Suzuki N.;Suzuki T.;Swanson D. J.;Swoboda R. K.;Tagami M.;Taguchi A.;Takahashi H.;Takahashi M.;Takamochi K.;Takeda S.;Takenaka Y.;Tam K. T.;Tanaka H.;Tanaka R.;Tanaka Y.;Tang D.;Taniuchi I.;Tanzer A.;Tarui H.;Taylor M. S.;Terada A.;Terao Y.;Testa A. C.;Thomas M.;Thongjuea S.;Tomii K.;Triglia E. T.;Toyoda H.;Tsang H. G.;Tsujikawa M.;Uhlen M.;Valen E.;van de Wetering M.;van Nimwegen E.;Velmeshev D.;Verardo R.;Vitezic M.;Vitting-Seerup K.;von Feilitzen K.;Voolstra C. R.;Vorontsov I. E.;Wahlestedt C.;Wasserman W. W.;Watanabe K.;Watanabe S.;Wells C. A.;Winteringham L. N.;Wolvetang E.;Yabukami H.;Yagi K.;Yamada T.;Yamaguchi Y.;Yamamoto M.;Yamamoto Y.;Yamamoto Y.;Yamanaka Y.;Yano K.;Yasuzawa K.;Yatsuka Y.;Yo M.;Yokokura S.;Yoneda M.;Yoshida E.;Yoshida Y.;Yoshihara M.;Young R.;Young R. S.;Yu N. Y.;Yumoto N.;Zabierowski S. E.;Zhang P. G.;Zucchelli S.;Zwahlen M.;Chatelain C.;Carninci P.;de Hoon M. J. L.;Wasserman W. W.;Brehelin L.;Lecellier C. -H.
2021-01-01
Abstract
Using the Cap Analysis of Gene Expression (CAGE) technology, the FANTOM5 consortium provided one of the most comprehensive maps of transcription start sites (TSSs) in several species. Strikingly, ~72% of them could not be assigned to a specific gene and initiate at unconventional regions, outside promoters or enhancers. Here, we probe these unassigned TSSs and show that, in all species studied, a significant fraction of CAGE peaks initiate at microsatellites, also called short tandem repeats (STRs). To confirm this transcription, we develop Cap Trap RNA-seq, a technology which combines cap trapping and long read MinION sequencing. We train sequence-based deep learning models able to predict CAGE signal at STRs with high accuracy. These models unveil the importance of STR surrounding sequences not only to distinguish STR classes, but also to predict the level of transcription initiation. Importantly, genetic variants linked to human diseases are preferentially found at STRs with high transcription initiation level, supporting the biological and clinical relevance of transcription initiation at STRs. Together, our results extend the repertoire of non-coding transcription associated with DNA tandem repeats and complexify STR polymorphism.
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Il report seguente simula gli indicatori relativi alla propria produzione scientifica in relazione alle soglie ASN 2023-2025 del proprio SC/SSD. Si ricorda che il superamento dei valori soglia (almeno 2 su 3) è requisito necessario ma non sufficiente al conseguimento dell'abilitazione. La simulazione si basa sui dati IRIS e sugli indicatori bibliometrici alla data indicata e non tiene conto di eventuali periodi di congedo obbligatorio, che in sede di domanda ASN danno diritto a incrementi percentuali dei valori. La simulazione può differire dall'esito di un’eventuale domanda ASN sia per errori di catalogazione e/o dati mancanti in IRIS, sia per la variabilità dei dati bibliometrici nel tempo. Si consideri che Anvur calcola i valori degli indicatori all'ultima data utile per la presentazione delle domande.
La presente simulazione è stata realizzata sulla base delle specifiche raccolte sul tavolo ER del Focus Group IRIS coordinato dall’Università di Modena e Reggio Emilia e delle regole riportate nel DM 589/2018 e allegata Tabella A. Cineca, l’Università di Modena e Reggio Emilia e il Focus Group IRIS non si assumono alcuna responsabilità in merito all’uso che il diretto interessato o terzi faranno della simulazione. Si specifica inoltre che la simulazione contiene calcoli effettuati con dati e algoritmi di pubblico dominio e deve quindi essere considerata come un mero ausilio al calcolo svolgibile manualmente o con strumenti equivalenti.