Plasma Pro-B-Type Natriuretic Peptide Testing as a Screening Method for Hypertrophic Cardiomyopathy

Background: Clinical multistage risk assessment associated with electrocardiogram (ECG) and NT-proBNP may be a feasible strategy to screen hypertrophic cardiomyopathy (HCM). We investigated the effectiveness of a screening based on ECG and NT-proBNP in first-degree relatives of patients with HCM. Methods and Results: A total of 106 first-degree relatives were included. All individuals were evaluated by echocardiography, ECG, NT-proBNP, and molecular screening (available for 65 individuals). From the 106 individuals, 36 (34%) had diagnosis confirmed by echocardiography. Using echocardiography as the gold standard, ECG criteria had a sensitivity of 0.71, 0.42, and 0.52 for the Romhilt-Estes, Sokolow-Lyon, and Cornell criteria, respectively. Mean values of NT-ProBNP were higher in affected as compared with nonaffected relatives (26.1 vs. 1290.5, P < .001). The AUC of NT-proBNP was 0.98. Using a cutoff value of 70 pg/mL, we observed a sensitivity of 0.92 and specificity of 0.96. Using molecular genetics as the gold standard, ECG criteria had a sensitivity of 0.67, 0.37, and 0.42 for the Romhilt-Estes, Sokolow-Lyon, and Cornell criteria, respectively. Using a cutoff value of 70 pg/mL, we observed a sensitivity of 0.83 and specificity of 0.98. Conclusion: Values of NT-proBNP above 70 pg/mL can be used to effectively select high-risk first-degree relatives for HCM screening. (J Cardiac Fail 2012;18:564-568)

An ancient founder mutation in PROKR2 impairs human reproduction

Congenital gonadotropin-releasing hormone (GnRH) deficiency manifests as absent or incomplete sexual maturation and infertility. Although the disease exhibits marked locus and allelic heterogeneity, with the causal mutations being both rare and private, one causal mutation in the prokineticin receptor, PROKR2 L173R, appears unusually prevalent among GnRH-deficient patients of diverse geographic and ethnic origins. To track the genetic ancestry of PROKR2 L173R, haplotype mapping was performed in 22 unrelated patients with GnRH deficiency carrying L173R and their 30 first-degree relatives. The mutations age was estimated using a haplotype-decay model. Thirteen subjects were informative and in all of them the mutation was present on the same approximate to 123 kb haplotype whose population frequency is 10. Thus, PROKR2 L173R represents a founder mutation whose age is estimated at approximately 9000 years. Inheritance of PROKR2 L173R-associated GnRH deficiency was complex with highly variable penetrance among carriers, influenced by additional mutations in the other PROKR2 allele (recessive inheritance) or another gene (digenicity). The paradoxical identification of an ancient founder mutation that impairs reproduction has intriguing implications for the inheritance mechanisms of PROKR2 L173R-associated GnRH deficiency and for the relevant processes of evolutionary selection, including potential selective advantages of mutation carriers in genes affecting reproduction.

Evidence for premature aging due to oxidative stress in iPSCs from Cockayne syndrome

Cockayne syndrome (CS) is a human premature aging disorder associated with neurological and developmental abnormalities, caused by mutations mainly in the CS group B gene (ERCC6). At the molecular level, CS is characterized by a deficiency in the transcription-couple DNA repair pathway. To understand the role of this molecular pathway in a pluripotent cell and the impact of CSB mutation during human cellular development, we generated induced pluripotent stem cells (iPSCs) from CSB skin fibroblasts (CSB-iPSC). Here, we showed that the lack of functional CSB does not represent a barrier to genetic reprogramming. However, iPSCs derived from CSB patients fibroblasts exhibited elevated cell death rate and higher reactive oxygen species (ROS) production. Moreover, these cellular phenotypes were accompanied by an up-regulation of TXNIP and TP53 transcriptional expression. Our findings suggest that CSB modulates cell viability in pluripotent stem cells, regulating the expression of TP53 and TXNIP and ROS production.

Novel insights into the genomic basis of citrus canker based on the genome sequences of two strains of Xanthomonas fuscans subsp. aurantifolii

Abstract Background Citrus canker is a disease that has severe economic impact on the citrus industry worldwide. There are three types of canker, called A, B, and C. The three types have different phenotypes and affect different citrus species. The causative agent for type A is Xanthomonas citri subsp. citri, whose genome sequence was made available in 2002. Xanthomonas fuscans subsp. aurantifolii strain B causes canker B and Xanthomonas fuscans subsp. aurantifolii strain C causes canker C. Results We have sequenced the genomes of strains B and C to draft status. We have compared their genomic content to X. citri subsp. citri and to other Xanthomonas genomes, with special emphasis on type III secreted effector repertoires. In addition to pthA, already known to be present in all three citrus canker strains, two additional effector genes, xopE3 and xopAI, are also present in all three strains and are both located on the same putative genomic island. These two effector genes, along with one other effector-like gene in the same region, are thus good candidates for being pathogenicity factors on citrus. Numerous gene content differences also exist between the three cankers strains, which can be correlated with their different virulence and host range. Particular attention was placed on the analysis of genes involved in biofilm formation and quorum sensing, type IV secretion, flagellum synthesis and motility, lipopolysacharide synthesis, and on the gene xacPNP, which codes for a natriuretic protein. Conclusion We have uncovered numerous commonalities and differences in gene content between the genomes of the pathogenic agents causing citrus canker A, B, and C and other Xanthomonas genomes. Molecular genetics can now be employed to determine the role of these genes in plant-microbe interactions. The gained knowledge will be instrumental for improving citrus canker control.

Cellular interference in craniofrontonasal syndrome: males mosaic for mutations in the X-linked EFNB1 gene are more severely affected than true hemizygotes

Craniofrontonasal syndrome (CFNS), an X-linked disorder caused by loss-of-function mutations of EFNB1, exhibits a paradoxical sex reversal in phenotypic severity: females characteristically have frontonasal dysplasia, craniosynostosis and additional minor malformations, but males are usually more mildly affected with hypertelorism as the only feature. X-inactivation is proposed to explain the more severe outcome in heterozygous females, as this leads to functional mosaicism for cells with differing expression of EPHRIN-B1, generating abnormal tissue boundaries-a process that cannot occur in hemizygous males. Apparently challenging this model, males occasionally present with a more severe female-like CFNS phenotype. We hypothesized that such individuals might be mosaic for EFNB1 mutations and investigated this possibility in multiple tissue samples from six sporadically presenting males. Using denaturing high performance liquid chromatography, massively parallel sequencing and multiplex-ligation-dependent probe amplification (MLPA) to increase sensitivity above standard dideoxy sequencing, we identified mosaic mutations of EFNB1 in all cases, comprising three missense changes, two gene deletions and a novel point mutation within the 5' untranslated region (UTR). Quantification by Pyrosequencing and MLPA demonstrated levels of mutant cells between 15 and 69%. The 5' UTR variant mutates the stop codon of a small upstream open reading frame that, using a dual-luciferase reporter construct, was demonstrated to exacerbate interference with translation of the wild-type protein. These results demonstrate a more severe outcome in mosaic than in constitutionally deficient males in an X-linked dominant disorder and provide further support for the cellular interference mechanism, normally related to X-inactivation in females.

Different approaches to identify markers for meat quality and production traits in pigs: analysis of the transcriptome in post mortem skeletal muscle and investigation of candidate genes

Due to the growing attention of consumers towards their food, improvement of quality of animal products has become one of the main focus of research. To this aim, the application of modern molecular genetics approaches has been proved extremely useful and effective. This innovative drive includes all livestock species productions, including pork. The Italian pig breeding industry is unique because needs heavy pigs slaughtered at about 160 kg for the production of high quality processed products. For this reason, it requires precise meat quality and carcass characteristics. Two aspects have been considered in this thesis: the application of the transcriptome analysis in post mortem pig muscles as a possible method to evaluate meat quality parameters related to the pre mortem status of the animals, including health, nutrition, welfare, and with potential applications for product traceability (chapters 3 and 4); the study of candidate genes for obesity related traits in order to identify markers associated with fatness in pigs that could be applied to improve carcass quality (chapters 5, 6, and 7). Chapter three addresses the first issue from a methodological point of view. When we considered this issue, it was not obvious that post mortem skeletal muscle could be useful for transcriptomic analysis. Therefore we demonstrated that the quality of RNA extracted from skeletal muscle of pigs sampled at different post mortem intervals (20 minutes, 2 hours, 6 hours, and 24 hours) is good for downstream applications. Degradation occurred starting from 48 h post mortem even if at this time it is still possible to use some RNA products. In the fourth chapter, in order to demonstrate the potential use of RNA obtained up to 24 hours post mortem, we present the results of RNA analysis with the Affymetrix microarray platform that made it possible to assess the level of expression of more of 24000 mRNAs. We did not identify any significant differences between the different post mortem times suggesting that this technique could be applied to retrieve information coming from the transcriptome of skeletal muscle samples not collected just after slaughtering. This study represents the first contribution of this kind applied to pork. In the fifth chapter, we investigated as candidate for fat deposition the TBC1D1 [TBC1 (tre-2/USP6, BUB2, cdc16) gene. This gene is involved in mechanisms regulating energy homeostasis in skeletal muscle and is associated with predisposition to obesity in humans. By resequencing a fragment of the TBC1D1 gene we identified three synonymous mutations localized in exon 2 (g.40A>G, g.151C>T, and g.172T>C) and 2 polymorphisms localized in intron 2 (g.219G>A and g.252G>A). One of these polymorphisms (g.219G>A) was genotyped by high resolution melting (HRM) analysis and PCR-RFLP. Moreover, this gene sequence was mapped by radiation hybrid analysis on porcine chromosome 8. The association study was conducted in 756 performance tested pigs of Italian Large White and Italian Duroc breeds. Significant results were obtained for lean meat content, back fat thickness, visible intermuscular fat and ham weight. In chapter six, a second candidate gene (tribbles homolog 3, TRIB3) is analyzed in a study of association with carcass and meat quality traits. The TRIB3 gene is involved in energy metabolism of skeletal muscle and plays a role as suppressor of adipocyte differentiation. We identified two polymorphisms in the first coding exon of the porcine TRIB3 gene, one is a synonymous SNP (c.132T> C), a second is a missense mutation (c.146C> T, p.P49L). The two polymorphisms appear to be in complete linkage disequilibrium between and within breeds. The in silico analysis of the p.P49L substitution suggests that it might have a functional effect. The association study in about 650 pigs indicates that this marker is associated with back fat thickness in Italian Large White and Italian Duroc breeds in two different experimental designs. This polymorphisms is also associated with lactate content of muscle semimembranosus in Italian Large White pigs. Expression analysis indicated that this gene is transcribed in skeletal muscle and adipose tissue as well as in other tissues. In the seventh chapter, we reported the genotyping results for of 677 SNPs in extreme divergent groups of pigs chosen according to the extreme estimated breeding values for back fat thickness. SNPs were identified by resequencing, literature mining and in silico database mining. analysis, data reported in the literature of 60 candidates genes for obesity. Genotyping was carried out using the GoldenGate (Illumina) platform. Of the analyzed SNPs more that 300 were polymorphic in the genotyped population and had minor allele frequency (MAF) >0.05. Of these SNPs, 65 were associated (P<0.10) with back fat thickness. One of the most significant gene marker was the same TBC1D1 SNPs reported in chapter 5, confirming the role of this gene in fat deposition in pig. These results could be important to better define the pig as a model for human obesity other than for marker assisted selection to improve carcass characteristics.

Vergleichende Phylogenie der Gimpel (Aves: Fringillidae: Pyrrhula Brisson, 1760)

Mit dieser Arbeit wird am Beispiel der Gimpel der Gattung Pyrrhula (Aves: Fringillidae) eine vergleichende phylogenetische Methodik angewandt. Der dafür gewählte Untersuchungsansatz beinhaltet v.a. molekulargenetische und morphologische Methoden, deren Ergebnisse vor dem biogeographischen Hintergrund der Gattung analysiert werden. Diese Arbeit bestätigt die traditionelle Abgrenzung der Gimpel gegenüber den anderen Formen der Finkenfamilie. Die Gattung stellt eine monophyletische Gruppe dar und ist sowohl anhand molekulargenetischer als auch morphologischer Merkmale hervorragend umgrenzbar. Eine Vereinigung mit der Schwestergattung Pinicola ist demgegenüber nicht gerechtfertigt. Die mit klassischen Untersuchungsverfahren bestimmten Gruppierungen der Gattung lassen sich auch mit modernen Methoden bestätigen. Pyrrhula besteht aus drei Hauptverwandtschaftsgruppen: „Südostasiatische Gimpel“ (P. nipalensis und P. leucogenis), „Himalayagimpel“ (P. aurantiaca, P. erythaca, P. erythrocephala) und „Eurasische Gimpel“ (P. pyrrhula s.l.). Innerhalb von P. pyrrhula s.l. lassen sich drei genetisch und morphologisch unterschiedlich differenzierte Untergruppierungen mit eigenständige Merkmalskombinationen ausmachen: P. (p.) murina, P. (p.) cineracea und P. (p.) griseiventris. Das Entstehungszentrum von Pyrrhula befand sich vermutlich im südöstlichen Asien. Anhand der molekulargenetischen und biogeographischen Daten lassen sich ungefähre Ausbreitungs- und Diversifizierungsprozesse datieren. Vom Entstehungszentrum ging eine präpleistozäne Ausbreitungswelle aus, die die Aufspaltung der Stammlinienvertreter der Südostasiatischen Gimpel und später die der Himalayagimpel-Stammlinie zur Folge hatten. Etwa zeitgleich begann die Ausbreitung der Vorfahren der Eurasischen Gimpel bis ins westliche Südeuropa. Im frühen Pleistozän spalteten sich die Vorläufer des rezenten P. aurantica ab, gefolgt von der Trennung der südostasiatischen Stammlinie in die Vorfahren von P. nipalensis und P. leucogenis. Daraufhin folgten rasche spätpleistozäne Ausbreitungen und Diversifizierungen, die das Überdauern von Gimpeln in südostchinesischen bzw. mediterranen Glazialrefugien nahelegen. Dabei trennten sich die Stammlinien von P. erythrocephala und P. erythaca ungefähr gleichzeitig mit jenen der Stammlinien von P. pyrrhula s.str., P. (p.) murina und P. (p.) griseiventris. Die P. (p.) cineracea-Stammlinie folgte wiederum etwas später. Die Vorläufer der heutigen P. pyrrhula s.str. nahmen im späten Pleistozän mehrfach ostwärts gerichtete Ausbreitungen vor, während derer sie sich über weite Teile Eurasiens bis nach Kamtschatka verbreiteten. Die morphologischen Differenzierungen der einzelnen Formen wurden wahrscheinlich stark durch die geographischen Verhältnisse beeinflusst. Neben Isolationseffekten auf Inseln (murina) spielten vermutlich auch pleistozäne Refugialgebiete der Mandschurei und Japans für die Entstehung der heutigen griseiventris und das nordmongolische Refugium für cineracea eine große Rolle. Der gefiedermorphologische Geschlechtsmonomorphismus von P. nipalensis und P. leucogenis könnte dabei einen stammesgeschichtlich ancestralen Zustand darstellen, jener von murina ist dagegen sicher eine sekundäre Reduktionserscheinung. Auf Grundlage des Biospezieskonzeptes erlauben die erarbeiteten phylogenetischen Daten, die Gattung Pyrrhula entweder in sechs oder in neun Arten (inkl. zweier Superspezies) zu unterteilen. Der zahlenmäßige Unterschied entsteht dabei durch die unterschiedliche Klassifikation der Formen murina, cineracea und griseiventris, die entweder P. pyrrhula als Subspezies angeschlossen werden oder als Angehörige einer Superspezies P. [pyrrhula] Artrang erhalten.

Strukturbildung durch Selbstorganisation von Oligonukleotiden

Die DNA-Doppelhelix ist eine relativ dicke (Ø ≈ 2 nm), kompakte und dadurch auf kurzen Längenskalen relativ steife Verbindung (lp[dsDNA] ≈ 50-60 nm), mit einer klar definierten Struktur, die durch biologische Methoden sehr präzise manipuliert werden kann. Die Auswirkungen der primären Sequenz auf die dreidimensionale Strukturbildung ist gut verstanden und exakt vorhersagbar. Des Weiteren kann DNA an verschiedenen Stellen mit anderen Molekülen verknüpft werden, ohne dass ihre Selbsterkennung gestört wird. Durch die helikale Struktur besteht außerdem ein Zusammenhang zwischen der Lage und der räumlichen Orientierung von eingeführten Modifikationen. Durch moderne Syntheseverfahren lassen sich beliebige Oligonukleotidsequenzen im Bereich bis etwa 150-200 Basen relativ preiswert im Milligrammmaßstab herstellen. Diese Eigenschaften machen die DNA zu einem idealen Kandidaten zur Erzeugung komplexer Strukturen, die durch Selbsterkennung der entsprechenden Sequenzen gebildet werden. In der hier vorgelegten Arbeit wurden einzelsträngige DNA-Abschnitte (ssDNA) als adressierbare Verknüpfungsstellen eingesetzt, um verschiedene molekulare Bausteine zu diskreten nicht periodischen Strukturen zu verbinden. Als Bausteine dienten flexible synthetische Polymerblöcke und semiflexible Doppelstrang-DNA-Abschnitte (dsDNA), die an beiden Enden mit unterschiedlichen Oligonukleotidsequenzen „funktionalisiert“ sind. Die zur Verknüpfung genutzten Oligonukleotidabschnitte wurden so gewählt (n > 20 Basen), dass ihre Hybridisierung zu einer bei Raumtemperatur stabilen Doppelstrangbildung führt. Durch Kombination der Phosphoramiditsynthese von DNA mit einer festkörpergestützten Blockkopplungsreaktion konnte am Beispiel von Polyethylenoxiden ein sehr effektiver Syntheseweg zur Herstellung von ssDNA1-PEO-ssDNA2-Triblockcopolymeren entwickelt werden, der sich problemlos auf andere Polymere übertragen lassen sollte. Die Längen und Basenabfolgen der beiden Oligonukleotidsequenzen können dabei unabhängig voneinander frei gewählt werden. Somit wurden die Voraussetzungen geschaffen, um die Selbsterkennung von Oligonukleotiden durch Kombination verschiedener Triblockcopolymere zur Erzeugung von Multiblockcopolymeren zu nutzen, die mit klassischen Synthesetechniken nicht zugänglich sind. Semiflexible Strukturelemente lassen sich durch die Synthese von Doppelstrangfragmenten mit langen überstehenden Enden (sticky-ends) realisieren. Die klassischen Ansätze der molekularen Genetik zur Erzeugung von sticky-ends sind in diesem Fall nicht praktikabel, da sie zu Einschränkungen im Bezug auf Länge und Sequenz der überhängenden Enden führen. Als Methode der Wahl haben sich zwei verschiedene Varianten der Polymerase Kettenreaktion (PCR) erwiesen, die auf der Verwendung von teilkomplementären Primern beruhen. Die eigentlichen Primersequenzen wurden am 5´-Ende entweder über ein 2´-Desoxyuridin oder über einen kurzen Polyethylenoxid-Spacer (n = 6) mit einer frei wählbaren „sticky-end-Sequenz“ verknüpft. Mit diesen Methoden sind sowohl 3´- als auch 5´-Überhänge zugänglich und die Länge der Doppelstrangabschnitte kann über einen breiten Molmassenbereich sehr exakt eingestellt werden. Durch Kombination derartiger Doppelstrangfragmente mit den biosynthetischen Triblockcopolymeren lassen sich Strukturen erzeugen, die als Modellsysteme zur Untersuchung verschiedener Biomoleküle genutzt werden können, die in Form eines mehrfach gebrochenen Stäbchens vorliegen. Im letzten Abschnitt wurde gezeigt, dass durch geeignete Wahl der überstehenden Enden bzw. durch Hybridisierung der Doppelstrangfragmente mit passenden Oligonukleotiden verzweigte DNA-Strukturen mit Armlängen von einigen hundert Nanometern zugänglich sind. Im Vergleich zu den bisher veröffentlichten Methoden bietet diese Herangehensweise zwei entscheidende Vorteile: Zum einen konnte der Syntheseaufwand auf ein Minimum reduziert werden, zum anderen ist es auf diesem Weg möglich die Längen der einzelnen Arme, unabhängig voneinander, über einen breiten Molmassenbereich zu variieren.

Komparative Analyse der humanen Chromosomenregion 11p15.3 um die Gene LMO1,TUB und der orthologen Region in der Maus

Ziel der vorliegenden Arbeit war die vergleichende Sequenzierung und nachfolgende Analyse des syntänen chromosomalen Abschnitts auf dem kurzen Arm des humanen Chromosoms 11 in der Region 11p15.3 mit den Genen LMO1, TUB und dem orthologen Genomabschnitt der Maus auf Chromosom 7 F2. Die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführte Kartierung dieser beiden chromosomalen Bereiche ermöglichte die Komplettierung einer genomischen Karte auf insgesamt über eine Megabase, die im Kooperationssequenzierprojekt der Universitäts-Kinderklinik und dem Institut für Molekulargenetik in Mainz erstellt wurde. Mit Hilfe von 28 PAC- und Cosmid-Klonen konnten in dieser Arbeit 383 kb an genomischer DNA des Menschen und mit sechs BAC- und PAC-Klonen 412 kb an genomischer DNA der Maus dargestellt werden. Dies ermöglichte erstmals die exakte Festlegung der Reihenfolge der in diesem chromosomalen Abschnitt enthaltenen Gene und die genaue Kartierung von acht STS-Markern des Menschen, bzw. vier STS-Sonden der Maus. Es zeigte sich dabei, dass die chromosomale Orientierung telomer-/centromerwärts des orthologen Bereichs in der Maus im Vergleich zum Menschen in invertierter Ausrichtung vorliegt. Die Sequenzierung von drei humanen Klonen ermöglichte die Bestimmung von 319.119 bp an zusammenhängender genomischer DNA. Dadurch konnte die genaue Lokalisation und Strukturaufklärung der Gene LMO1, ein putatives Tumorsuppressorgen, das mit der Entstehung von Leukämien assoziiert ist, und TUB, ein Transkriptionsmodulator, der in die Fettstoffwechselregulation involviert ist, vorgenommen werden. Für das murine Genom wurden 412.827 bp an neuer DNA-Sequenz durch Sequenzierung von ebenfalls drei Klonen generiert. Der im Vergleich zum Menschen ca. 100 kb größere Genombereich beinhaltete zudem die neuen Gene Stk33 und Eif3. Es handelte sich dabei um zwei Gene, die erst im Rahmen dieser Arbeit entdeckt und charakterisiert wurden. Die parallele Bearbeitung beider Genombereiche ermöglichte eine umfassende komparative Analyse nach kodierenden, funktionellen und strukturgebenden Sequenzabschnitten in beiden Spezies. Es konnten dabei für beide Organismen die Exon-Intron-Strukturen der Gene LMO1/Lmo1 und TUB/Tub geklärt. Zudem konnten vier neue Exons und zwei neue speziesspezifischer Spleißvarianten für TUB/Tub beschrieben werden. Die Identifizierung dieser neuen Spleißvarianten offenbart neue Möglichkeiten für alternative Regulation und Funktion, oder für eine veränderte Proteinstruktur, die weitere Erklärungsansätze für die Entstehung der mit diesen Genen assoziierten Erkrankungen zulässt. In der sequenzierten, größeren Genomsequenz der Maus konnte in den flankierenden, nicht mit der sequenzierten Humansequenz überlappenden Bereich das neue Gen Eif3 in seiner Exon-Intron-Struktur und die beiden letzten Exons 11 und 12 des Gens Stk33 kartiert und charakterisiert werden. Die umfangreiche Sequenzanalyse beider sequenzierter Genombereiche ergab für den Abschnitt des Menschen insgesamt 229 potentielle Exonsequenzen und für den Bereich der Maus 527 mögliche Exonbereiche. Davon konnten beim Menschen explizit 21 Exons und bei der Maus 31 Exons als exprimierte Bereiche identifiziert und experimentell mittels RT-PCR, bzw. durch cDNA-Sequenzierung verifiziert werden. Diese Abschnitte beschrieben nicht nur die Exonbereiche der oben genannten vier Gene, sondern konnten auch neuen nicht weiter definierten EST-Sequenzen zugeordnet werden. Mittels des Interspeziesvergleiches war darüber hinaus auch die Analyse der nichtkodierenden Intergen-Bereiche möglich. So konnten beispielsweise im ersten Intron des LMO1/Lmo1 sieben Sequenzbereiche mit Konservierungen von ca. 90% bestimmt werden. Auch die Charakterisierung von Promotor- und putativ regulatorischen Sequenzabschnitten konnte mit Hilfe unterschiedlicher bioinformatischer Analyse-Tools durchgeführt werden. Die konservierten Sequenzbereiche der DNA zeigen im Durchschnitt eine Homologie von mehr als 65% auf. Auch die Betrachtung der Genomorganisation zeigte Gemeinsamkeiten, die sich meist nur in ihrer graduellen Ausprägung unterschieden. So weist ein knapp 80 kb großer Bereich proximal zum humanen TUB-Gen einen deutlich erhöhten AT-Gehalt auf, der ebenso im murinen Genom nur in verkürzter Version und schwächer ausgeprägt in Erscheinung tritt. Die zusätzliche Vergleichsanalyse mit einer weiteren Spezies, den orthologen Genomabschnitten von Fugu, zeigte, dass es sich bei den untersuchten Genen LMO1 und TUB um sehr konservierte und evolutiv alte Gene handelt, deren genomisches Organisationsmuster sich auch bei den paralogen Genfamilienmitglieder innerhalb derselben Spezies wiederfindet. Insgesamt konnte durch die Kartierung, Sequenzierung und Analyse eine umfassende Datenbasis für die betrachtete Genomregion und die beschriebenen Gene generiert werden, die für zukünftige Untersuchungen und Fragestellungen wertvolle Informationen bereithält.

Eye movement and diffusion tensor imaging analysis of treatment effects in a Niemann-Pick Type C patient

New treatment options for Niemann-Pick Type C (NPC) have recently become available. To assess the efficiency and efficacy of these new treatment markers for disease status and progression are needed. Both the diagnosis and the monitoring of disease progression are challenging and mostly rely on clinical impression and functional testing of horizontal eye movements. Diffusion tensor imaging (DTI) provides information about the microintegrity especially of white matter. We show here in a case report how DTI and measures derived from this imaging method can serve as adjunct quantitative markers for disease management in Niemann-Pick Type C. Two approaches are taken--first, we compare the fractional anisotropy (FA) in the white matter globally between a 29-year-old NPC patient and 18 healthy age-matched controls and show the remarkable difference in FA relatively early in the course of the disease. Second, a voxelwise comparison of FA values reveals where white matter integrity is compromised locally and demonstrate an individualized analysis of FA changes before and after 1year of treatment with Miglustat. This method might be useful in future treatment trials for NPC to assess treatment effects.

Uromodulin is expressed in renal primary cilia and UMOD mutations result in decreased ciliary uromodulin expression

Uromodulin (UMOD) mutations are responsible for three autosomal dominant tubulo-interstitial nephropathies including medullary cystic kidney disease type 2 (MCKD2), familial juvenile hyperuricemic nephropathy and glomerulocystic kidney disease. Symptoms include renal salt wasting, hyperuricemia, gout, hypertension and end-stage renal disease. MCKD is part of the 'nephronophthisis-MCKD complex', a group of cystic kidney diseases. Both disorders have an indistinguishable histology and renal cysts are observed in either. For most genes mutated in cystic kidney disease, their proteins are expressed in the primary cilia/basal body complex. We identified seven novel UMOD mutations and were interested if UMOD protein was expressed in the primary renal cilia of human renal biopsies and if mutant UMOD would show a different expression pattern compared with that seen in control individuals. We demonstrate that UMOD is expressed in the primary cilia of renal tubules, using immunofluorescent studies in human kidney biopsy samples. The number of UMOD-positive primary cilia in UMOD patients is significantly decreased when compared with control samples. Additional immunofluorescence studies confirm ciliary expression of UMOD in cell culture. Ciliary expression of UMOD is also confirmed by electron microscopy. UMOD localization at the mitotic spindle poles and colocalization with other ciliary proteins such as nephrocystin-1 and kinesin family member 3A is demonstrated. Our data add UMOD to the group of proteins expressed in primary cilia, where mutations of the gene lead to cystic kidney disease.

Management of phenylketonuria in Europe: survey results from 19 countries

To gain better insight in the most current diagnosis and treatment practices for phenylketonuria (PKU) from a broad group of experts, a European PKU survey was performed. The questionnaire, consisting of 33 questions, was sent to 243 PKU professionals in 165 PKU centers in 23 European countries. The responses were compiled and descriptive analyses were performed. One hundred and one questionnaires were returned by 93/165 centers (56%) from 19/23 European countries (83%). The majority of respondents (77%) managed patients of all age groups and more than 90% of PKU teams included physicians or dieticians/nutritionists. The greatest variability existed especially in the definition of PKU phenotypes, therapeutic blood phenylalanine (Phe) target concentrations, and follow-up practices for PKU patients. The tetrahydrobiopterin (BH4; sapropterin) loading test was performed by 54% of respondents, of which 61% applied a single dose test (20mg/kg over 24h). BH4 was reported as a treatment option by 34%. This survey documents differences in diagnostic and treatment practices for PKU patients in European centers. In particular, recommendations for the treatment decision varied greatly between different European countries. There is an urgent need to pool long-term data in PKU registries in order to generate an evidence-based international guideline.

Ultrabithorax Confers Spatial Identity in a Context-Specific Manner in the Drosophila Postembryonic Ventral Nervous System

In holometabolous insects such as Drosophila melanogaster, neuroblasts produce an initial population of diverse neurons during embryogenesis and a much larger set of adult-specific neurons during larval life. In the ventral CNS, many of these secondary neuronal lineages differ significantly from one body segment to another, suggesting a role for anteroposterior patterning genes. Here we systematically characterize the expression pattern and function of the Hox gene Ultrabithorax (Ubx) in all 25 postembryonic lineages. We find that Ubx is expressed in a segment-, lineage-, and hemilineage-specific manner in the thoracic and anterior abdominal segments. When Ubx is removed from neuroblasts via mitotic recombination, neurons in these segments exhibit the morphologies and survival patterns of their anterior thoracic counterparts. Conversely, when Ubx is ectopically expressed in anterior thoracic segments, neurons exhibit complementary posterior transformation phenotypes. Our findings demonstrate that Ubx plays a critical role in conferring segment-appropriate morphology and survival on individual neurons in the adult-specific ventral CNS. Moreover, while always conferring spatial identity in some sense, Ubx has been co-opted during evolution for distinct and even opposite functions in different neuronal hemilineages.

Novel association to the proprotein convertase PCSK7 gene locus revealed by analysing soluble transferrin receptor (sTfR) levels

The level of body iron storage and the erythropoietic need for iron are indicated by the serum levels of ferritin and soluble transferrin receptor (sTfR), respectively. A meta-analysis of five genome-wide association studies on sTfR and ferritin revealed novel association to the PCSK7 and TMPRSS6 loci for sTfR and the HFE locus for both parameters. The PCSK7 association was the most significant (rs236918, P = 1.1 × 10E-27) suggesting that proprotein convertase 7, the gene product of PCSK7, may be involved in sTfR generation and/or iron homeostasis. Conditioning the sTfR analyses on transferrin saturation abolished the HFE signal and substantially diminished the TMPRSS6 signal while the PCSK7 association was unaffected, suggesting that the former may be mediated by transferrin saturation whereas the PCSK7-associated effect on sTfR generation appears to be more direct.

Mutations in the bovine ABCG2 and the ovine MSTN gene added to the few quantitative trait nucleotides identified in farm animals: a mini-review

The progress in molecular genetics in animal breeding is moderately effective as compared to traditional animal breeding using quantitative genetic approaches. There is an extensive disparity between the number of reported quantitative trait loci (QTLs) and their linked genetic variations in cattle, pig, and chicken. The identification of causative mutations affecting quantitative traits is still very challenging and hampered by the cloudy relationship between genotype and phenotype. There are relatively few reports in which a successful identification of a causative mutation for an animal production trait was demonstrated. The examples that have attracted considerable attention from the animal breeding community are briefly summarized and presented in a table. In this mini-review, the recent progress in mapping quantitative trait nucleotides (QTNs) are reviewed, including the ABCG2 gene mutation that underlies a QTL for fat and protein content and the ovine MSTN gene mutation that causes muscular hypertrophy in Texel sheep. It is concluded that the progress in molecular genetics might facilitate the elucidation of the genetic architecture of QTLs, so that also the high-hanging fruits can be harvested in order to contribute to efficient and sustainable animal production.