Abnormal junctions between surface membrane and sarcoplasmic reticulum in skeletal muscle with a mutation targeted to the ryanodine receptor.

Junctions that mediate excitation-contraction (e-c) coupling are formed between the sarcoplasmic reticulum (SR) and either the surface membrane or the transverse (T) tubules in normal skeletal muscle. Two structural components of the junctions, the feet of the SR and the tetrads of T tubules, have been identified respectively as ryanodine receptors (RyRs, or SR calcium-release channels), and as groups of four dihydropyridine receptors (DHPRs, or voltage sensors of e-c coupling). A targeted mutation (skrrm1) of the gene for skeletal muscle RyRs in mice results in the absence of e-c coupling in homozygous offspring of transgenic parents. The mutant gene is expected to produce no functional RyRs, and we have named the mutant mice "dyspedic" because they lack feet--the cytoplasmic domain of RyRs anchored in the SR membrane. We have examined the development of junctions in skeletal muscle fibers from normal and dyspedic embryos. Surprisingly, despite the absence of RyRs, junctions are formed in dyspedic myotubes, but the junctional gap between the SR and T tubule is narrow, presumably because the feet are missing. Tetrads are also absent from these junctions. The results confirm the identity of RyRs and feet and a major role for RyRs and tetrads in e-c coupling. Since junctions form in the absence of feet and tetrads, coupling of SR to surface membrane and T tubules appears to be mediated by additional proteins, distinct from either RyRs or DHPRs.

Mutation of juxtamembrane tyrosine residue 1001 suppresses loss-of-function mutations of the met receptor in epithelial cells.

Signals transduced by the met tyrosine kinase, which is the receptor for scatter factor/hepatocyte growth factor, are of major importance for the regulation of epithelial cell motility, morphogenesis, and proliferation. We report here that different sets of tyrosine residues in the cytoplasmic domain of the met receptor affect signal transduction in epithelial cells in a positive or negative fashion: mutation of the C-terminal tyrosine residues 13-16 (Y1311, Y1347, Y1354, and Y1363) reduced or abolished ligand-induced cell motility and branching morphogenesis. In contrast, mutation of the juxtamembrane tyrosine residue 2 (Y1001) produced constitutively mobile, fibroblastoid cells. Furthermore, the gain-of-function mutation of tyrosine residue 2 suppressed the loss-of-function mutations of tyrosine residue 15 or 16. The opposite roles of the juxtamembrane and C-terminal tyrosine residues may explain the suggested dual function of the met receptor in both epithelial-mesenchymal interactions and tumor progression.

Non-alcoholic fatty liver disease associated with hypobetalipoproteinemia: report of three cases and a novel mutation in APOB gene

Background: Non-alcoholic fatty liver disease, the leading cause of chronic liver disease in children, is defined by hepatic fat infiltration >5% of hepatocytes, in the absence of excessive alcohol intake, evidence of viral, autoimmune or drug-induced liver disease. Conditions like rare genetic disorders must be considered in the differential diagnosis. Case Report: Two male brothers, and a non-related girl, all overweight, had liver steatosis. One of the brothers and the girl had elevated transaminases; all three presented with low total cholesterol, low density lipoproteins and very low density lipoproteins cholesterol levels, hypotriglyceridemia and low apolipoprotein B. A liver biopsy performed in the brother with citolysis confirmed steatohepatitis and the molecular study of apolipoprotein B gene showed a novel homozygous mutation (c.9353dup p.Asn3118Lysfs17). Patients with cytolysis lost weight, however liver steatosis persists. Conclusion: Fatty liver disease might be a consequence of hypobetalipoproteinemia. Evidence is scarce due to low number of reported cases.

The role of mechanistic target of rapamycin (mTOR) pathway and synaptic protein GABAA-R in cortical GABAergic cell connectivity

Quelque 30 % de la population neuronale du cortex mammalien est composée d’une population très hétérogène d’interneurones GABAergiques. Ces interneurones diffèrent quant à leur morphologie, leur expression génique, leurs propriétés électrophysiologiques et leurs cibles subcellulaires, formant une riche diversité. Après leur naissance dans les éminences ganglioniques, ces cellules migrent vers les différentes couches corticales. Les interneurones GABAergiques corticaux exprimant la parvalbumin (PV), lesquels constituent le sous-type majeur des interneurones GABAergiques, ciblent spécifiquement le soma et les dendrites proximales des neurones principaux et des neurones PV+. Ces interneurones sont nommés cellules à panier (Basket Cells –BCs) en raison de la complexité morphologique de leur axone. La maturation de la connectivité distincte des BCs PV+, caractérisée par une augmentation de la complexité de l’axone et de la densité synaptique, se déroule graduellement chez la souris juvénile. Des travaux précédents ont commencé à élucider les mécanismes contrôlant ce processus de maturation, identifiant des facteurs génétiques, l’activité neuronale ainsi que l’expérience sensorielle. Cette augmentation marquante de la complexité axonale et de la synaptogénèse durant cette phase de maturation suggère la nécessité d’une synthèse de protéines élevée. La voie de signalisation de la cible mécanistique de la rapamycine (Mechanistic Target Of Rapamycin -mTOR) a été impliquée dans le contrôle de plusieurs aspects neurodéveloppementaux en régulant la synthèse de protéines. Des mutations des régulateurs Tsc1 et Tsc2 du complexe mTOR1 causent la sclérose tubéreuse (TSC) chez l’humain. La majorité des patients TSC développent des problèmes neurologiques incluant des crises épileptiques, des retards mentaux et l’autisme. D’études récentes ont investigué le rôle de la dérégulation de la voie de signalisation de mTOR dans les neurones corticaux excitateurs. Toutefois, son rôle dans le développement des interneurones GABAergiques corticaux et la contribution spécifique de ces interneurones GABAergiques altérés dans les manifestations de la maladie demeurent largement inconnus. Ici, nous avons investigué si et comment l’ablation du gène Tsc1 perturbe le développement de la connectivité GABAergique, autant in vitro que in vivo. Pour investiguer le rôle de l’activation de mTORC1 dans le développement d’une BC unique, nous avons délété le gène Tsc1 en transfectant CRE-GFP dirigé par un promoteur spécifique aux BCs dans des cultures organotypiques provenant de souris Tsc1lox. Le knockdown in vitro de Tsc1 a causé une augmentation précoce de la densité des boutons et des embranchements terminaux formés par les BCs mutantes, augmentation renversée par le traitement à la rapamycine. Ces données suggèrent que l’hyperactivation de la voie de signalisation de mTOR affecte le rythme de la maturation des synapses des BCs. Pour investiguer le rôle de mTORC1 dans les interneurones GABAergiques in vivo, nous avons croisé les souris Tsc1lox avec les souris Nkx2.1-Cre et PV-Cre. À P18, les souris Tg(Nkx2.1-Cre);Tsc1flox/flox ont montré une hyperactivation de mTORC1 et une hypertrophie somatique des BCs de même qu’une augmentation de l’expression de PV dans la région périsomatique des neurones pyramidaux. Au contraire, à P45 nous avons découvert une réduction de la densité des punctas périsomatiques PV-gephyrin (un marqueur post-synaptique GABAergique). L’étude de la morphologie des BCs en cultures organotypiques provenant du knock-out conditionnel Nkx2.1-Cre a confirmé l’augmentation initiale du rythme de maturation, lequel s’effondre ensuite aux étapes développementales tardives. De plus, les souris Tg(Nkx2.1Cre);Tsc1flox/flox montrent des déficits dans la mémoire de travail et le comportement social et ce d’une façon dose-dépendante. En somme, ces résultats suggèrent que l’activation contrôlée de mTOR régule le déroulement de la maturation et la maintenance des synapses des BCs. Des dysfonctions de la neurotransmission GABAergique ont été impliquées dans des maladies telles que l’épilepsie et chez certains patients, elles sont associées avec des mutations du récepteur GABAA. De quelle façon ces mutations affectent le processus de maturation des BCs demeuret toutefois inconnu. Pour adresser cette question, nous avons utilisé la stratégie Cre-lox pour déléter le gène GABRA1, codant pour la sous-unité alpha-1 du récepteur GABAA dans une unique BC en culture organotypique. La perte de GABRA1 réduit l’étendue du champ d’innervation des BCs, suggérant que des variations dans les entrées inhibitrices en raison de l’absence de la sous-unité GABAAR α1 peuvent affecter le développement des BCs. La surexpression des sous-unités GABAAR α1 contenant des mutations identifiées chez des patients épileptiques ont montré des effets similaires en termes d’étendue du champ d’innervation des BCs. Pour approfondir, nous avons investigué les effets de ces mutations identifiées chez l’humain dans le développement des épines des neurones pyramidaux, lesquelles sont l’endroit privilégié pour la formation des synapses excitatrices. Somme toute, ces données montrent pour la première fois que différentes mutations de GABRA1 associées à des syndromes épileptiques peuvent affecter les épines dendritiques et la formation des boutons GABAergiques d’une façon mutation-spécifique.

Complex genetic findings in a female patient with pyruvate dehydrogenase complex deficiency: Null mutations in the PDHX gene associated with unusual expression of the testis-specific PDHA2 gene in her somatic cells

Human pyruvate dehydrogenase complex (PDC) catalyzes a key step in the generation of cellular energy and is composed by three catalytic elements (E1, E2, E3), one structural subunit (E3-binding protein), and specific regulatory elements, phosphatases and kinases (PDKs, PDPs). The E1α subunit exists as two isoforms encoded by different genes: PDHA1 located on Xp22.1 and expressed in somatic tissues, and the intronless PDHA2 located on chromosome 4 and only detected in human spermatocytes and spermatids. We report on a young adult female patient who has PDC deficiency associated with a compound heterozygosity in PDHX encoding the E3-binding protein. Additionally, in the patient and in all members of her immediate family, a full-length testis-specific PDHA2 mRNA and a 5′UTR-truncated PDHA1 mRNA were detected in circulating lymphocytes and cultured fibroblasts, being bothmRNAs translated into full-length PDHA2 and PDHA1 proteins, resulting in the co-existence of both PDHA isoforms in somatic cells.Moreover, we observed that DNA hypomethylation of a CpG island in the coding region of PDHA2 gene is associatedwith the somatic activation of this gene transcription in these individuals. This study represents the first natural model of the de-repression of the testis-specific PDHA2 gene in human somatic cells, and raises some questions related to the somatic activation of this gene as a potential therapeutic approach for most forms of PDC deficiency.

Frequency of MELAS main mutation in a phenotype-targeted young ischemic stroke patient population

Mitochondrial diseases, predominantly mitochondrial encephalomyopathy, lactic acidosis, and stroke-like episodes (MELAS), may occasionally underlie or coincide with ischemic stroke (IS) in young and middle-aged individuals. We searched for undiagnosed patients with MELAS in a target subpopulation of unselected young IS patients enrolled in the Stroke in Young Fabry Patients study (sifap1). Among the 3291 IS patients aged 18-55 years recruited to the sifap1 study at 47 centers across 14 European countries, we identified potential MELAS patients with the following phenotypic features: (a) diagnosed cardiomyopathy or (b) presence of two of the three following findings: migraine, short stature (≤165 cm for males; ≤155 cm for females), and diabetes. Identified patients' blood samples underwent analysis of the common MELAS mutation, m.3243A>G in the MTTL1 gene of mitochondrial DNA. Clinical and cerebral MRI features of the mutation carriers were reviewed. We analyzed blood samples of 238 patients (177 with cardiomyopathy) leading to identification of four previously unrecognized MELAS main mutation carrier-patients. Their clinical and MRI characteristics were within the expectation for common IS patients except for severe hearing loss in one patient and hyperintensity of the pulvinar thalami on T1-weighted MRI in another one. Genetic testing for the m.3243A>G MELAS mutation in young patients with IS based on phenotypes suggestive of mitochondrial disease identifies previously unrecognized carriers of MELAS main mutation, but does not prove MELAS as the putative cause.

Rapid Communication: Cholesterol deficiency-associated APOB mutation impacts lipid metabolism in Holstein calves and breeding bulls.

During the last months, the number of reports on Holstein calves suffering from incurable idiopathic diarrhea dramatically increased. Affected calves showed severe hypocholesterolemia and mostly died within days up to a few months after birth. This new autosomal monogenic recessive inherited fat metabolism disorder, termed cholesterol deficiency (CD), is caused by a loss of function mutation of the bovine gene. The objective of the present study was to investigate specific components of lipid metabolism in 6 homozygous for the mutation (CDS) and 6 normal Holstein calves with different genotypes. Independent of sex, CDS had significantly lower plasma concentrations of total cholesterol (TC), free cholesterol (FC), high-density lipoprotein cholesterol (HDL-C), low-density lipoprotein cholesterol (LDL-C), very-low-density lipoprotein cholesterol (VLDL-C), triacylglycerides (TAG), and phospholipids (PL) compared with homozygous wild-type calves ( < 0.05). Furthermore, we studied the effect of the genotype on cholesterol metabolism in adult Holstein breeding bulls of Swissgenetics. Among a total of 254 adult males, the homozygous mutant genotype was absent, 36 bulls were heterozygous carriers (CDC), and 218 bulls were homozygous wild-type (CDF). In CDC bulls, plasma concentrations of TC, FC, HDL-C, LDL-C, VLDL-C, TAG, and PL were lower compared with CDF bulls ( < 0.05). The ratios of FC:cholesteryl esters (CE) and FC:TC were higher in CDC bulls compared with CDF bulls, whereas the ratio of CE:TC was lower in CDC bulls compared with CDF bulls ( < 0.01). In conclusion, the CD-associated mutation was shown to affect lipid metabolism in affected Holstein calves and adult breeding bulls. Besides cholesterol, the concentrations of PL, TAG, and lipoproteins also were distinctly reduced in homozygous and heterozygous carriers of the mutation. Beyond malabsorption of dietary lipids, deleterious effects of apolipoprotein B deficiency on hepatic lipid metabolism, steroid biosynthesis, and cell membrane function can be expected, which may result in unspecific symptoms of reduced fertility, growth, and health.

Lethal chondrodysplasia in a family of Holstein cattle is associated with a de novo splice site variant of COL2A1

Background Lethal chondrodysplasia (bulldog syndrome) is a well-known congenital syndrome in cattle and occurs sporadically in many breeds. In 2015, it was noticed that about 12 % of the offspring of the phenotypically normal Danish Holstein sire VH Cadiz Captivo showed chondrodysplasia resembling previously reported bulldog calves. Pedigree analysis of affected calves did not display obvious inbreeding to a common ancestor, suggesting the causative allele was not a rare recessive. The normal phenotype of the sire suggested a dominant inheritance with incomplete penetrance or a mosaic mutation. Results Three malformed calves were examined by necropsy, histopathology, radiology, and computed tomography scanning. These calves were morphologically similar and displayed severe disproportionate dwarfism and reduced body weight. The syndrome was characterized by shortening and compression of the body due to reduced length of the spine and the long bones of the limbs. The vicerocranium had severe dysplasia and palatoschisis. The bones had small irregular diaphyses and enlarged epiphyses consisting only of chondroid tissue. The sire and a total of four affected half-sib offspring and their dams were genotyped with the BovineHD SNP array to map the defect in the genome. Significant genetic linkage was obtained for several regions of the bovine genome including chromosome 5 where whole genome sequencing of an affected calf revealed a COL2A1 point mutation (g.32473300 G > A). This private sequence variant was predicted to affect splicing as it altered the conserved splice donor sequence GT at the 5’-end of COL2A1 intron 36, which was changed to AT. All five available cases carried the mutant allele in heterozygous state and all five dams were homozygous wild type. The sire VH Cadiz Captivo was shown to be a gonadal and somatic mosaic as assessed by the presence of the mutant allele at levels of about 5 % in peripheral blood and 15 % in semen. Conclusions The phenotypic and genetic findings are comparable to a previously reported COL2A1 missense mutation underlying lethal chondrodysplasia in the offspring of a mosaic French Holstein sire (Igale Masc). The identified independent spontaneous splice site variant in COL2A1 most likely caused chondrodysplasia and must have occurred during the early foetal development of the sire. This study provides a first example of a dominant COL2A1 splice site variant as candidate causal mutation of a severe lethal chondrodysplasia phenotype. Germline mosaicism is a relatively frequent mechanism in the origin of genetic disorders and explains the prevalence of a certain fraction of affected offspring. Paternal dominant de novo mutations are a risk in cattle breeding, especially because the ratio of defective offspring may be very high and be associated with significant animal welfare problems.

The role of mechanistic target of rapamycin (mTOR) pathway and synaptic protein GABAA-R in cortical GABAergic cell connectivity

Quelque 30 % de la population neuronale du cortex mammalien est composée d’une population très hétérogène d’interneurones GABAergiques. Ces interneurones diffèrent quant à leur morphologie, leur expression génique, leurs propriétés électrophysiologiques et leurs cibles subcellulaires, formant une riche diversité. Après leur naissance dans les éminences ganglioniques, ces cellules migrent vers les différentes couches corticales. Les interneurones GABAergiques corticaux exprimant la parvalbumin (PV), lesquels constituent le sous-type majeur des interneurones GABAergiques, ciblent spécifiquement le soma et les dendrites proximales des neurones principaux et des neurones PV+. Ces interneurones sont nommés cellules à panier (Basket Cells –BCs) en raison de la complexité morphologique de leur axone. La maturation de la connectivité distincte des BCs PV+, caractérisée par une augmentation de la complexité de l’axone et de la densité synaptique, se déroule graduellement chez la souris juvénile. Des travaux précédents ont commencé à élucider les mécanismes contrôlant ce processus de maturation, identifiant des facteurs génétiques, l’activité neuronale ainsi que l’expérience sensorielle. Cette augmentation marquante de la complexité axonale et de la synaptogénèse durant cette phase de maturation suggère la nécessité d’une synthèse de protéines élevée. La voie de signalisation de la cible mécanistique de la rapamycine (Mechanistic Target Of Rapamycin -mTOR) a été impliquée dans le contrôle de plusieurs aspects neurodéveloppementaux en régulant la synthèse de protéines. Des mutations des régulateurs Tsc1 et Tsc2 du complexe mTOR1 causent la sclérose tubéreuse (TSC) chez l’humain. La majorité des patients TSC développent des problèmes neurologiques incluant des crises épileptiques, des retards mentaux et l’autisme. D’études récentes ont investigué le rôle de la dérégulation de la voie de signalisation de mTOR dans les neurones corticaux excitateurs. Toutefois, son rôle dans le développement des interneurones GABAergiques corticaux et la contribution spécifique de ces interneurones GABAergiques altérés dans les manifestations de la maladie demeurent largement inconnus. Ici, nous avons investigué si et comment l’ablation du gène Tsc1 perturbe le développement de la connectivité GABAergique, autant in vitro que in vivo. Pour investiguer le rôle de l’activation de mTORC1 dans le développement d’une BC unique, nous avons délété le gène Tsc1 en transfectant CRE-GFP dirigé par un promoteur spécifique aux BCs dans des cultures organotypiques provenant de souris Tsc1lox. Le knockdown in vitro de Tsc1 a causé une augmentation précoce de la densité des boutons et des embranchements terminaux formés par les BCs mutantes, augmentation renversée par le traitement à la rapamycine. Ces données suggèrent que l’hyperactivation de la voie de signalisation de mTOR affecte le rythme de la maturation des synapses des BCs. Pour investiguer le rôle de mTORC1 dans les interneurones GABAergiques in vivo, nous avons croisé les souris Tsc1lox avec les souris Nkx2.1-Cre et PV-Cre. À P18, les souris Tg(Nkx2.1-Cre);Tsc1flox/flox ont montré une hyperactivation de mTORC1 et une hypertrophie somatique des BCs de même qu’une augmentation de l’expression de PV dans la région périsomatique des neurones pyramidaux. Au contraire, à P45 nous avons découvert une réduction de la densité des punctas périsomatiques PV-gephyrin (un marqueur post-synaptique GABAergique). L’étude de la morphologie des BCs en cultures organotypiques provenant du knock-out conditionnel Nkx2.1-Cre a confirmé l’augmentation initiale du rythme de maturation, lequel s’effondre ensuite aux étapes développementales tardives. De plus, les souris Tg(Nkx2.1Cre);Tsc1flox/flox montrent des déficits dans la mémoire de travail et le comportement social et ce d’une façon dose-dépendante. En somme, ces résultats suggèrent que l’activation contrôlée de mTOR régule le déroulement de la maturation et la maintenance des synapses des BCs. Des dysfonctions de la neurotransmission GABAergique ont été impliquées dans des maladies telles que l’épilepsie et chez certains patients, elles sont associées avec des mutations du récepteur GABAA. De quelle façon ces mutations affectent le processus de maturation des BCs demeuret toutefois inconnu. Pour adresser cette question, nous avons utilisé la stratégie Cre-lox pour déléter le gène GABRA1, codant pour la sous-unité alpha-1 du récepteur GABAA dans une unique BC en culture organotypique. La perte de GABRA1 réduit l’étendue du champ d’innervation des BCs, suggérant que des variations dans les entrées inhibitrices en raison de l’absence de la sous-unité GABAAR α1 peuvent affecter le développement des BCs. La surexpression des sous-unités GABAAR α1 contenant des mutations identifiées chez des patients épileptiques ont montré des effets similaires en termes d’étendue du champ d’innervation des BCs. Pour approfondir, nous avons investigué les effets de ces mutations identifiées chez l’humain dans le développement des épines des neurones pyramidaux, lesquelles sont l’endroit privilégié pour la formation des synapses excitatrices. Somme toute, ces données montrent pour la première fois que différentes mutations de GABRA1 associées à des syndromes épileptiques peuvent affecter les épines dendritiques et la formation des boutons GABAergiques d’une façon mutation-spécifique.

Late somatic effects of radiation.

Reprinted from Fundamental nuclear energy research - 1966.

The mutation factor in evolution : with particular reference to Oenothera /

Bibliography: p. 323-342.

The Coordinated City’s Mutation Machine: Capitalism, Sympathy, and Urbanization in Seattle’s South Lake Union Neighborhood

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-06

Minimal mutation of the cytoplasmic tail inhibits the ability of E-cadherin to activate Rac but not phosphatidylinositol 3-kinase - Direct evidence of a role for cadherin-activated Rac signaling in adhesion and contact formation

Classic cadherins are adhesion-activated cell signaling receptors. In particular, homophilic cadherin ligation can directly activate Rho family GTPases and phosphatidylinositol 3-kinase (PI3-kinase), signaling molecules with the capacity to support the morphogenetic effects of these adhesion molecules during development and disease. However, the molecular basis for cadherin signaling has not been elucidated, nor is its precise contribution to cadherin function yet understood. One attractive hypothesis is that cadherin-activated signaling participates in stabilizing adhesive contacts ( Yap, A. S., and Kovacs, E. M. ( 2003) J. Cell Biol. 160, 11-16). We now report that minimal mutation of the cadherin cytoplasmic tail to uncouple binding of p120-ctn ablated the ability of E-cadherin to activate Rac. This was accompanied by profound defects in the capacity of cells to establish stable adhesive contacts, defects that were rescued by sustained Rac signaling. These data provide direct evidence for a role of cadherin-activated Rac signaling in contact formation and adhesive stabilization. In contrast, cadherin-activated PI3-kinase signaling was not affected by loss of p120-ctn binding. The molecular requirements for E-cadherin to activate Rac signaling thus appear distinct from those that stimulate PI3-kinase, and we postulate that p120-ctn may play a central role in the E-cadherin-Rac signaling pathway.