Identification du gène Anoctamine 5 responsable d'une nouvelle forme récessive de dystrophie musculaire des ceintures

Les dystrophies musculaires des ceintures (ou limb-girdle muscular dystrophy, LGMD) sont un groupe hétérogène de dystrophies musculaires chez l’adulte et sont définies par une atrophie et une faiblesse progressive qui surviennent dans les muscles proximaux. Chez une cohorte canadienne-française, nous avons précédemment décrit une nouvelle forme récessive, désignée LGMD2L et marquée par une atrophie asymétrique du quadriceps, que nous avions cartographiée au chromosome 11p12-p13 grâce à des analyses de liaison. L’objectif de ce projet de thèse était de raffiner l’intervalle candidat, puis d’identifier et de caractériser le gène muté responsable de la LGMD2L. Grâce à une cartographie par homozygotie de polymorphismes de nucléotide simple (SNPs) réalisée sur une grande famille consanguine, nous avons redéfini l’intervalle candidat à une région du chromosome 11p14.3-p15.1. Par séquençage de l’ADN génomique et complémentaire au gène Anoctamine 5 (ANO5) inclus dans cet intervalle, nous avons identifié trois mutations, chez autant de familles: une substitution créant un site d’épissage aberrant, une insertion d’un nucléotide et une mutation faux-sens. Les deux premières mutations étaient associées à une hausse de la dégradation de l’ARN messager médiée par une troncation prématurée. Nous avons également identifié des mutations ANO5 chez une seconde dystrophie musculaire de type distal cartographiant au même locus que la LGMD2L, nommée MMD3, et dont la manifestation initiale était une faiblesse des mollets, mais qui pouvait progresser vers une atrophie des quadriceps. Une réparation membranaire défective avait été observée chez les fibroblastes de deux patients MMD3, suggérant un rôle pour ANO5 dans ce mécanisme. La localisation et la fonction d’ANO5 dans le muscle sont inconnues, mais cette protéine fait partie d’une famille conservée de protéines à huit domaines transmembranaires, les Anoctamines, dont certains membres sont des transporteurs chloriques activés par le calcium. Les résultats de nos études d’immunofluorescence suggèrent qu’ANO5 se localise peu au sarcolemme, mais plutôt à une structure intracellulaire qui suit la ligne Z des myofibrilles. De façon étonnante, cette localisation était préservée chez un patient LGMD2L porteur homozygote de la mutation d’épissage, en dépit du fait que cette dernière était considérée comme une mutation nulle. Néanmoins, nous avons identifié un épissage alternatif de l’exon 15 qui se produisait sur une proportion des transcrits porteurs de la mutation d’épissage, ce qui rétablirait le cadre de lecture, soulignant la complexité de la régulation de l’épissage d’ANO5 et laissant croire que la LGMD2L pourrait être causée par une perte de fonction partielle, et non complète, d’ANO5. Des études subséquentes par des groupes européens ont montré que les anoctaminopathies 5 sont une cause fréquente de dystrophies musculaires des ceintures chez l’adulte. Notre découverte de mutations au gène Anoctamine 5 a mis en évidence une nouvelle classe de protéines importantes pour la biologie du muscle et a ouvert la voie à de nouvelles pistes pour étudier les mécanismes par lesquels un défaut de réparation membranaire progresse en une dystrophie musculaire.

Identification et caractérisation d’une souris mutante Skam26Jus comme un nouveau modèle des anomalies du tube neural

Les anomalies du tube neural (ATN) sont des malformations congénitales très fréquentes chez l’humain en touchant 1-2 nouveau-nés sur 1000 naissances. Elles résultent d’une fermeture incomplète du tube neural lors de l’embryogenèse. L’étiologie des ATN est complexe impliquant des facteurs environnementaux et des facteurs génétiques. La souris représente un outil puissant afin de mieux comprendre la génétique des ATN. Particulièrement, la souris modèle a impliqué fortement la voie de la polarité cellulaire planaire (PCP) dans ces malformations. Dans cette étude, nous avons identifié et caractérisé une nouvelle souris mutante, Skam26Jus dans le but d’identifier un nouveau gène causant les ATN. Skam26Jus a été générée par l’agent mutagène N-Ethyl-N-Nitrosuera. Cette souris est caractérisée par une queue en forme de boucle ou de crochet, soit un phénotype associé aux ATN. La complémentation génétique de la souris Skam26Jus avec une souris mutante d’un gène de la voie PCP Vangl2 (Looptail) a montré une interaction génétique entre le gène muté chez Skam26Jus et Vangl2, suggérant que ces deux gènes fonctionnent dans des voies de signalisation semblables ou parallèles. Un total de 50% des embryons doubles hétérozygotes avec un phénotype de la queue présentent un spina bifida. La cartographie par homozygotie du génome entier suivie par un clonage positionnel a permis d’identifier Lrp6 comme le gène muté chez Skam26Jus. Une mutation homozygote, p.Ile681Arg, a été identifiée dans Lrp6 chez les souris ayant une queue en boucle/crochet. Cette mutation était absente dans 30 souches génétiques pures indiquant que cette mutation est spécifique au phénotype observé. Une étude de phénotype-génotype évalue la pénétrance à 53 % de la mutation Ile681Arg. Lrp6 est connu pour activer la voie canonique Wnt/β-caténine et inhiber la voie non canonique Wnt/PCP. Le séquençage de la région codante et de la jonction exon-intron de LRP6 chez 268 patients a mené à l’identification de quatre nouvelles rares mutations faux sens absentes chez 272 contrôles et de toutes les bases de données publiques. Ces mutations sont p.Tyr306His ; p.Tyr373Cys ; p.Val1386Ile; p.Tyr1541Cys et leur pathogénicité prédite in silico indiquent que p.Val1386Ile est bénigne, et que p.Tyr306Hiset p.Tyr373Cys et p.Tyr1541Cys sont i possiblement dommageables. Les mutations p.Tyr306His, p.Tyr373Cys et p.Tyr1541Cys ont affecté l’habilité de LRP6 d’activer la voie Wnt/β-caténine en utilisant le système rapporteur luciférase de pTOPflash. Nos résultats suggèrent que LRP6 joue un rôle dans le développement des ATN chez une petite fraction de patients ayant une ATN. Cette étude présente aussi Skam26Jus comme un nouveau modèle pour étudier les ATN chez l’humain et fournit un outil important pour comprendre les mécanismes moléculaires à l’origine des A TN.

Caractérisation génétique d’une forme d’ataxie tardive.

Les ataxies forment un groupe de maladies neurodégénératives qui sont caractérisées par un manque de coordination des mouvements volontaires. Mes travaux ont porté sur une forme d'ataxie à début tardif (LOCA), après l’âge de 50 ans. Les principales caractéristiques cliniques sont: atrophie cérébelleuse à l’IRM (88%), dysarthrie (81%), atrophie du lobe frontal (50%) et nystagmus (52%). La ségrégation dans les familles de cette ataxie est en faveur d’une transmission récessive. Afin d'identifier le gène responsable de LOCA, nous avons recruté 38 patients affectés d'une forme tardive d'ataxie, issus du SLSJ, des Cantons de l’Est ou d’autres régions du Québec. Un premier criblage du génome a été effectué avec des marqueurs microsatellites sur une famille clé. Une analyse de liaison paramétrique nous a suggéré une liaison au chromosome 13 (4.4Mb). Une recherche d’un haplotype partagé entre 17 familles LOCA a diminué la taille de l'intervalle candidat à 1.6Mb, mais l’haplotype s’est avéré fréquent dans la population canadienne-française. Un second criblage du génome avec des marqueurs SNP nous a permis d’évaluer par cartographie d’homozygotie la possibilité qu’une mutation fondatrice partagée dans des sous-groupes de malades. Plusieurs stratégies d'analyse ont été effectuées, entre autre par regroupement régional. Aucun loci candidats ne fut identifié avec confiance. Nous avons donc combiné les données de génotypage avec le séquençage exomique afin d'identifier le gène responsable. L'analyse de six individus atteints nous a permis d'obtenir une liste de variants rare contenant quatre gènes potentiels. Cette analyse doit se poursuivre pour identifier le gène responsable de LOCA.

Genetic Landscape of Joubert syndrome in French Canadians

Le syndrome de Joubert est une maladie récessive caractérisée par une malformation congénitale distincte du tronc cérébral et du cervelet, associée à une anomalie des mouvements oculaires (apraxie oculomotrice), une respiration irrégulière, un retard de développement, et une ataxie à la démarche. Au cours de la dernière décennie, plus de 20 gènes responsables ont été identifiés, tous ayant un rôle important dans la structure et la fonction des cils primaires. Ainsi, le syndrome de Joubert est considéré une ciliopathie. Bien que le Syndrome de Joubert ait été décrit pour la première fois dans une famille canadienne-française en 1969, le(s) gène(s) causal demeurait inconnu dans presque tous les cas de syndrome de Joubert recensés en 2010 dans la population canadienne-française, soit début de mon projet doctoral. Nous avons identifié un total de 43 individus canadiens-français (35 familles) atteints du syndrome de Joubert. Il y avait un regroupement de familles dans la région du Bas-Saint-Laurent de la province de Québec, suggérant la présence d'un effet fondateur. L’objectif de ce projet était de caractériser la génétique du syndrome de Joubert dans la population canadienne-française. Notre hypothèse était qu’il existait un effet fondateur impliquant au moins un nouveau gène JBTS. Ainsi, dans un premier temps, nous avons utilisé une approche de cartographie par homozygotie. Cependant, nous n’avons pas identifié de région d’homozygotie partagée parmi les individus atteints, suggérant la présence d’une hétérogénéité génétique ou allélique. Nous avons donc utilisé le séquençage exomique chez nos patients, ce qui représente une approche plus puissante pour l’étude de conditions génétiquement hétérogènes. Nos travaux ont permis l’identification de deux nouveaux gènes responsables du syndrome de Joubert: C5orf42 et TMEM231. Bien que la localisation cellulaire et la fonction de C5orf42 soient inconnus au moment de cette découverte, nos résultats génétiques combinés avec des études ultérieures ont établi un rôle important de C5orf42 dans la structure et la fonction ciliaire, en particulier dans la zone de transition, qui est une zone de transition entre le cil et le reste de la cellule. TMEM231 avait déjà un rôle établi dans la zone de transition ciliaire et son interaction avec d’autres protéines impliquées dans le syndrome de Joubert était connu. Nos études ont également identifié des variants rares délétères chez un patient JBTS dans le gène ciliaire CEP104. Nous proposons donc CEP104 comme un gène candidat JBTS. Nous avons identifié des mutations causales dans 10 gènes, y compris des mutations dans CC2D2A dans 9 familles et NPHP1 dans 3 familles. Au total, nous avons identifié les mutations causales définitives chez 32 des 35 familles étudiées (91% des cas). Nous avons documenté un effet fondateur complexe dans la population canadienne-française avec de multiples mutations récurrentes dans quatre gènes différents (C5orf42, CC2D2A, TMEM231, NPHP1). Au début de ce projet de recherche, l’étiologie génétique était inconnue chez les 35 familles touchées du syndrome de Joubert. Maintenant, un diagnostique moléculaire définitif est identifié chez 32 familles, et probable chez les 3 autres. Nos travaux ont abouti à la caractérisation génétique du syndrome de Joubert dans la population canadienne-française grâce au séquençage exomique, et révèlent la présence d'un effet fondateur complexe avec une l'hétérogénéité allélique et intralocus importante. Ces découvertes ont éclairé la physiologie de cette maladie. Finalement, l’identification des gènes responsables ouvre de nouvelles perspectives diagnostiques ante-natales, et de conseils génétique, très précieuses pour les familles.

"Genome-Wide Linkage in a Highly Consanguineous Pedigree Reveals Two Novel Loci on Chromosome 7 for Non-Syndromic Familial Premature Ovarian Failure"

Background: The human condition known as Premature Ovarian Failure (POF) is characterized by loss of ovarian function before the age of 40. A majority of POF cases are sporadic, but 10–15% are familial, suggesting a genetic origin of the disease. Although several causal mutations have been identified, the etiology of POF is still unknown for about 90% of the patients. Methodology/Principal Findings: We report a genome-wide linkage and homozygosity analysis in one large consanguineous Middle-Eastern POF-affected family presenting an autosomal recessive pattern of inheritance. We identified two regions with a LODmax of 3.26 on chromosome 7p21.1-15.3 and 7q21.3-22.2, which are supported as candidate regions by homozygosity mapping. Sequencing of the coding exons and known regulatory sequences of three candidate genes (DLX5, DLX6 and DSS1) included within the largest region did not reveal any causal mutations. Conclusions/Significance: We detect two novel POF-associated loci on human chromosome 7, opening the way to the identification of new genes involved in the control of ovarian development and function.

Infantile Encephaloneuromyopathy and Defective Mitochondrial Translation Are Due to a Homozygous RMND1 Mutation

Defects of mitochondrial protein synthesis are clinically and genetically heterogeneous. We previously described a male infant who was born to consanguineous parents and who presented with severe congenital encephalopathy, peripheral neuropathy, myopathy, and lactic acidosis associated with deficiencies of multiple mitochondrial respiratory-chain enzymes and defective mitochondrial translation. In this work, we have characterized four additional affected family members, performed homozygosity mapping, and identified a homozygous splicing mutation in the splice donor site of exon 2 (c.504+1G>A) of RMND1 (required for meiotic nuclear division-1) in the affected individuals. Fibroblasts from affected individuals expressed two aberrant transcripts and had decreased wild-type mRNA and deficiencies of mitochondrial respiratory-chain enzymes. The RMND1 mutation caused haploinsufficiency that was rescued by overexpression of the wild-type transcript in mutant fibroblasts; this overexpression increased the levels and activities of mitochondrial respiratory-chain proteins. Knockdown of RMND1 via shRNA recapitulated the biochemical defect of the mutant fibroblasts, further supporting a loss-of-function pathomechanism in this disease. RMND1 belongs to the sif2 family, an evolutionary conserved group of proteins that share the DUF155 domain, have unknown function, and have never been associated with human disease. We documented that the protein localizes to mitochondria in mammalian and yeast cells. Further studies are necessary for understanding the function of this protein in mitochondrial protein translation.

Microphthalmia in Texel sheep is associated with a missense mutation in the paired-like homeodomain 3 (PITX3) gene

Microphthalmia in sheep is an autosomal recessive inherited congenital anomaly found within the Texel breed. It is characterized by extremely small or absent eyes and affected lambs are absolutely blind. For the first time, we use a genome-wide ovine SNP array for positional cloning of a Mendelian trait in sheep. Genotyping 23 cases and 23 controls using Illumina's OvineSNP50 BeadChip allowed us to localize the causative mutation for microphthalmia to a 2.4 Mb interval on sheep chromosome 22 by association and homozygosity mapping. The PITX3 gene is located within this interval and encodes a homeodomain-containing transcription factor involved in vertebrate lens formation. An abnormal development of the lens vesicle was shown to be the primary event in ovine microphthalmia. Therefore, we considered PITX3 a positional and functional candidate gene. An ovine BAC clone was sequenced, and after full-length cDNA cloning the PITX3 gene was annotated. Here we show that the ovine microphthalmia phenotype is perfectly associated with a missense mutation (c.338G>C, p.R113P) in the evolutionary conserved homeodomain of PITX3. Selection against this candidate causative mutation can now be used to eliminate microphthalmia from Texel sheep in production systems. Furthermore, the identification of a naturally occurring PITX3 mutation offers the opportunity to use the Texel as a genetically characterized large animal model for human microphthalmia.

A deletion in the N-myc downstream regulated gene 1 (NDRG1) gene in Greyhounds with polyneuropathy

The polyneuropathy of juvenile Greyhound show dogs shows clinical similarities to the genetically heterogeneous Charcot-Marie-Tooth (CMT) disease in humans. The pedigrees containing affected dogs suggest monogenic autosomal recessive inheritance and all affected dogs trace back to a single male. Here, we studied the neuropathology of this disease and identified a candidate causative mutation. Peripheral nerve biopsies from affected dogs were examined using semi-thin histology, nerve fibre teasing and electron microscopy. A severe chronic progressive mixed polyneuropathy was observed. Seven affected and 17 related control dogs were genotyped on the 50k canine SNP chip. This allowed us to localize the causative mutation to a 19.5 Mb interval on chromosome 13 by homozygosity mapping. The NDRG1 gene is located within this interval and NDRG1 mutations have been shown to cause hereditary motor and sensory neuropathy-Lom in humans (CMT4D). Therefore, we considered NDRG1 a positional and functional candidate gene and performed mutation analysis in affected and control Greyhounds. A 10 bp deletion in canine NDRG1 exon 15 (c.1080_1089delTCGCCTGGAC) was perfectly associated with the polyneuropathy phenotype of Greyhound show dogs. The deletion causes a frame shift (p.Arg361SerfsX60) which alters several amino acids before a stop codon is encountered. A reduced level of NDRG1 transcript could be detected by RT-PCR. Western blot analysis demonstrated an absence of NDRG1 protein in peripheral nerve biopsy of an affected Greyhound. We thus have identified a candidate causative mutation for polyneuropathy in Greyhounds and identified the first genetically characterized canine CMT model which offers an opportunity to gain further insights into the pathobiology and therapy of human NDRG1 associated CMT disease. Selection against this mutation can now be used to eliminate polyneuropathy from Greyhound show dogs.

Novel TULP1 mutation causing leber congenital amaurosis or early onset retinal degeneration

PURPOSE: To report a large, consanguineous Algerian family affected with Leber congenital amaurosis (LCA) or early-onset retinal degeneration (EORD). METHODS: All accessible family members underwent a complete ophthalmic examination, and blood was obtained for DNA extraction. Homozygosity mapping was performed with markers flanking 12 loci associated with LCA. The 15 exons of TULP1 were sequenced. RESULTS: Seven of 30 examined family members were affected, including five with EORD and two with LCA. All patients had nystagmus, hemeralopia, mild myopia, and low visual acuity without photophobia. Fundus features were variable among EORD patients: typical spicular retinitis pigmentosa or clumped pigmented retinopathy with age-dependent macular involvement. A salt-and-pepper retinopathy with midperipheral retinal pigment epithelium (RPE) atrophy was present in the older patients with LCA, whereas the retina appeared virtually normal in the younger ones. Both scotopic and photopic electroretinograms were nondetectable. Fundus imaging revealed a perifoveal ring of increased fundus autofluorescence (FAF) in the proband, and optical coherence tomography disclosed a thinned retina, mainly due to photoreceptor loss. Linkage analysis identified a region of homozygosity on chromosome 6, region p21.3, and mutation screening revealed a novel 6-base in-frame duplication, in the TULP1 gene. CONCLUSIONS: Mutation in the TULP1 gene is a rare cause of LCA/EORD, with only 14 mutations reported so far. The observed intrafamilial phenotypic variability could be attributed to disease progression or possibly modifier alleles. This study provides the first description of FAF and quantitative reflectivity profiles in TULP1-related retinopathy.

A Missense Mutation in the SERPINH1 Gene in Dachshunds with Osteogenesis Imperfecta

Osteogenesis imperfecta (OI) is a hereditary disease occurring in humans and dogs. It is characterized by extremely fragile bones and teeth. Most human and some canine OI cases are caused by mutations in the COL1A1 and COL1A2 genes encoding the subunits of collagen I. Recently, mutations in the CRTAP and LEPRE1 genes were found to cause some rare forms of human OI. Many OI cases exist where the causative mutation has not yet been found. We investigated Dachshunds with an autosomal recessive form of OI. Genotyping only five affected dogs on the 50 k canine SNP chip allowed us to localize the causative mutation to a 5.82 Mb interval on chromosome 21 by homozygosity mapping. Haplotype analysis of five additional carriers narrowed the interval further down to 4.74 Mb. The SERPINH1 gene is located within this interval and encodes an essential chaperone involved in the correct folding of the collagen triple helix. Therefore, we considered SERPINH1 a positional and functional candidate gene and performed mutation analysis in affected and control Dachshunds. A missense mutation (c.977C>T, p.L326P) located in an evolutionary conserved domain was perfectly associated with the OI phenotype. We thus have identified a candidate causative mutation for OI in Dachshunds and identified a fifth OI gene.

The bovine dilated cardiomyopathy locus maps to a 1.0-Mb interval on chromosome 18

Cardiomyopathies are myocardial diseases that lead to cardiac dysfunction, heart failure, arrhythmia, and sudden death. In human medicine, cardiomyopathies frequently warrant heart transplantation in children and adults. Bovine dilated cardiomyopathy (BDCMP) is a heart muscle disorder that has been observed during the last 30 years in cattle of Holstein-Friesian origin. In Switzerland BDCMP affects Swiss Fleckvieh and Red Holstein breeds. BDCMP is characterized by a cardiac enlargement with ventricular remodeling and chamber dilatation. The common symptoms in affected animals are subacute subcutaneous edema, congestion of the jugular veins, and tachycardia with gallop rhythm. A cardiomegaly with dilatation and hypertrophy of all heart chambers, myocardial degeneration, and fibrosis are typical postmortem findings. It was shown that all BDCMP cases reported worldwide traced back to a red factor-carrying Holstein-Friesian bull, ABC Reflection Sovereign. An autosomal recessive mode of inheritance was proposed for BDCMP. Recently, the disease locus was mapped to a 6.7-Mb interval MSBDCMP06-BMS2785 on bovine Chr 18 (BTA18). In the present study the BDCMP locus was fine mapped by using a combined strategy of homozygosity mapping and association study. A BAC contig of 2.9 Mb encompassing the crucial interval was constructed to establish the correct marker order on BTA18. We show that the disease locus is located in a gene-rich interval of 1.0 Mb and is flanked by the microsatellite markers DIK3006 and MSBDCMP51.

A frameshift mutation in the cubilin gene (CUBN) in Border Collies with Imerslund-Gräsbeck syndrome (selective cobalamin malabsorption).

Imerslund-Gräsbeck syndrome (IGS) or selective cobalamin malabsorption has been described in humans and dogs. IGS occurs in Border Collies and is inherited as a monogenic autosomal recessive trait in this breed. Using 7 IGS cases and 7 non-affected controls we mapped the causative mutation by genome-wide association and homozygosity mapping to a 3.53 Mb interval on chromosome 2. We re-sequenced the genome of one affected dog at ∼10× coverage and detected 17 non-synonymous variants in the critical interval. Two of these non-synonymous variants were in the cubilin gene (CUBN), which is known to play an essential role in cobalamin uptake from the ileum. We tested these two CUBN variants for association with IGS in larger cohorts of dogs and found that only one of them was perfectly associated with the phenotype. This variant, a single base pair deletion (c.8392delC), is predicted to cause a frameshift and premature stop codon in the CUBN gene. The resulting mutant open reading frame is 821 codons shorter than the wildtype open reading frame (p.Q2798Rfs*3). Interestingly, we observed an additional nonsense mutation in the MRC1 gene encoding the mannose receptor, C type 1, which was in perfect linkage disequilibrium with the CUBN frameshift mutation. Based on our genetic data and the known role of CUBN for cobalamin uptake we conclude that the identified CUBN frameshift mutation is most likely causative for IGS in Border Collies.

A COL11A2 mutation in Labrador retrievers with mild disproportionate dwarfism.

We describe a mild form of disproportionate dwarfism in Labrador Retrievers, which is not associated with any obvious health problems such as secondary arthrosis. We designate this phenotype as skeletal dysplasia 2 (SD2). It is inherited as a monogenic autosomal recessive trait with incomplete penetrance primarily in working lines of the Labrador Retriever breed. Using 23 cases and 37 controls we mapped the causative mutation by genome-wide association and homozygosity mapping to a 4.44 Mb interval on chromosome 12. We re-sequenced the genome of one affected dog at 30x coverage and detected 92 non-synonymous variants in the critical interval. Only two of these variants, located in the lymphotoxin A (LTA) and collagen alpha-2(XI) chain gene (COL11A2), respectively, were perfectly associated with the trait. Previously described COL11A2 variants in humans or mice lead to skeletal dysplasias and/or deafness. The dog variant associated with disproportionate dwarfism, COL11A2:c.143G>C or p.R48P, probably has only a minor effect on collagen XI function, which might explain the comparatively mild phenotype seen in our study. The identification of this candidate causative mutation thus widens the known phenotypic spectrum of COL11A2 mutations. We speculate that non-pathogenic COL11A2 variants might even contribute to the heritable variation in height.

Congenital Hepatic Fibrosis in the Franches-Montagnes Horse Is Associated with the Polycystic Kidney and Hepatic Disease 1 (PKHD1) Gene

Congenital hepatic fibrosis has been described as a lethal disease with monogenic autosomal recessive inheritance in the Swiss Franches-Montagnes horse breed. We performed a genome-wide association study with 5 cases and 12 controls and detected an association on chromosome 20. Subsequent homozygosity mapping defined a critical interval of 952 kb harboring 10 annotated genes and loci including the polycystic kidney and hepatic disease 1 (autosomal recessive) gene (PKHD1). PKHD1 represents an excellent functional candidate as variants in this gene were identified in human patients with autosomal recessive polycystic kidney and hepatic disease (ARPKD) as well as several mouse and rat mutants. Whereas most pathogenic PKHD1 variants lead to polycystic defects in kidney and liver, a small subset of the human ARPKD patients have only liver symptoms, similar to our horses with congenital hepatic fibrosis. The PKHD1 gene is one of the largest genes in the genome with multiple alternative transcripts that have not yet been fully characterized. We sequenced the genomes of an affected foal and 46 control horses to establish a comprehensive list of variants in the critical interval. We identified two missense variants in the PKHD1 gene which were strongly, but not perfectly associated with congenital hepatic fibrosis. We speculate that reduced penetrance and/or potential epistatic interactions with hypothetical modifier genes may explain the imperfect association of the detected PKHD1 variants. Our data thus indicate that horses with congenital hepatic fibrosis represent an interesting large animal model for the liver-restricted subtype of human ARPKD.

Deletion in the EVC2 gene causes chondrodysplastic dwarfism in Tyrolean Grey cattle.

During the summer of 2013 seven Italian Tyrolean Grey calves were born with abnormally short limbs. Detailed clinical and pathological examination revealed similarities to chondrodysplastic dwarfism. Pedigree analysis showed a common founder, assuming autosomal monogenic recessive transmission of the defective allele. A positional cloning approach combining genome wide association and homozygosity mapping identified a single 1.6 Mb genomic region on BTA 6 that was associated with the disease. Whole genome re-sequencing of an affected calf revealed a single candidate causal mutation in the Ellis van Creveld syndrome 2 (EVC2) gene. This gene is known to be associated with chondrodysplastic dwarfism in Japanese Brown cattle, and dwarfism, abnormal nails and teeth, and dysostosis in humans with Ellis-van Creveld syndrome. Sanger sequencing confirmed the presence of a 2 bp deletion in exon 19 (c.2993_2994ACdel) that led to a premature stop codon in the coding sequence of bovine EVC2, and was concordant with the recessive pattern of inheritance in affected and carrier animals. This loss of function mutation confirms the important role of EVC2 in bone development. Genetic testing can now be used to eliminate this form of chondrodysplastic dwarfism from Tyrolean Grey cattle.