Dr. Sarah Whiteley, University of Canberra, Australia

Talk Title

Epigenetic dynamics of thermosensitivity in the bearded dragon

Abstract

The central bearded dragon (Pogona vitticeps) provides a unique model system for understanding how temperature overrides genetic sex determination through epigenetic mechanisms. In this species, genetically male (ZZ) individuals undergo sex reversal to develop as phenotypic females when exposed to highincubation temperatures (36°C), while genetic females (ZW) develop at normal incubation temperatures (28°C).

Through transcriptomic analysis of developing gonads, we have discovered that temperature-induced sex reversal operates through distinct epigenetic pathways involving chromatin modification complexes. Specifically, we identified differential regulation of polycomb repressive complexes PRC1 and PRC2, with upregulation of key chromatin modifier genes including KDM6B and JARID2 in temperature-reversed females. Intriguingly, intron retention in JARID2 and JMJD3 transcripts occurs exclusively in temperature-reversed individuals, suggesting post-transcriptional regulation as a mechanism for epigenetic landscape alteration.

Our findings demonstrate that two transcriptionally distinct pathways can produce the same phenotypic outcome with temperature-directed females showing transcriptional profiles consistent with calcium-redox cellular temperature sensing mechanisms. This research reveals how ancient, conserved cellular processes translate environmental thermal signals into heritable epigenetic modifications that override chromosomal sex-determining cues, providing fundamental insights into gene-environment interactions governing development.

Dr. Koichi Kitao, Nagoya University, Japan

Talk Title 

Extraembryonic activation of endogenous retrovirus-derived genes in chicken.

Abstract 

The chorioallantoic membrane (CAM) of egg-laying amniotes is a homologue to the mammalian placenta. It is responsible for waste accumulation and respiration within the eggshell, and is important for vertebrate embryogenesis on land. However, the molecular basis of its evolution remains elusive. I focus on endogenous retroviruses (ERVs), which are remnants of ancient retroviruses integrated into the host genomes. Mammalian placenta is a “hotspot” for the co-option of ERVs, which function as protein-coding genes, cis-regulatory elements, and non-coding RNAs. I hypothesized that ERVs are also co-opted in the CAM. To identify the retroviral genes in the chicken genome, I first scanned the genomic open reading frames (ORFs) and conducted a similarity search against retroviral proteins. RNA-seq revealed that ORFs encoded by an avian-specific retrovirus group, ENS-1, were highly expressed in the chicken CAM. The ENS-1 protein has been reported to suppress SOX2 expression in the neural crest and control the timing of differentiation in the chicken. ENS-1 proteins may suppress SOX2 during extraembryonic differentiation. ATAC-seq revealed that ENS-1 promoters were in open chromatin states in the early CAM. Motif enrichment and transcriptomic analysis suggested the involvement of transcription factors including GATA2, TFAP2C, and CDX2 for ENS-1 activation. These factors are known to promote ERV expression in the human placenta. These data revealed the activation of specific ERV genes in the CAM and suggested their shared regulatory mechanisms between mammals and birds.

Dr. Fei Huang, Shenzhen University, China

Talk Title 

Control of histone demethylation by nuclear-localized a-ketoglutarate dehydrogenase.

Abstract 

Methylations on nucleosomal histones play fundamental roles in regulating eukaryotic transcription. Jumonji C domain–containing histone demethylases (JMJs) dynamically control the level of histone methylations. However, how JMJ activity is generally regulated is unknown. We found that the tricarboxylic acid cycle–associated enzyme a-ketoglutarate (a-KG) dehydrogenase (KGDH) entered the nucleus, where it interacted with various JMJs to regulate a-KG–dependent histone demethylations by JMJs, and thus controlled genome-wide gene expression in plants. We show that nuclear targeting is regulated by environmental signals and that KGDH is enriched at thousands of loci in Arabidopsis thaliana. Chromatin-bound KGDH catalyzes a-KG decarboxylation and thus may limit its local availability to KGDH-coupled JMJs, inhibiting histone demethylation. Thus, our results uncover a regulatory mechanism for histone demethylations by JMJs.