Molecular analysis of the cadherin-catenin complex elucidated the central role of beta-catenin in this adhesion complex, as it binds to the cytoplasmic domain of E-cadherin and to alpha-catenin. beta-Catenin may also function in signalling pathways, given its homology to the gene product of the Drosophila segment polarity gene armadillo, which is known to be involved in the wingless signalling cascade. To study the function of beta-catenin during mouse development, gene knock-out experiments were performed in embryonic stem cells and transgenic mice were generated. beta-Catenin null-mutant embryos formed blastocysts, implanted and developed into egg-cylinder-stage embryos. At day 7 post coitum, the development of the embryonic ectoderm was affected in mutant embryos. Cells detached from the ectodermal cell layer and were dispersed into the proamniotic cavity. No mesoderm formation was observed in mutant embryos. The development of extraembryonic structures appeared less dramatically or not at all affected. Our results demonstrate that, although beta-catenin is expressed rather ubiquitously, it is specifically required in the ectodermal cell layer.

ABSTRACT Topological associating domains (TADs) are self-interacting genomic units crucial for shaping gene regulation patterns. Despite their importance, the extent of their evolutionary conservation and its functional implications remain largely unknown. In this study, we generate Hi-C and ChIP-seq data and compare TAD organization across four primate and four rodent species, and characterize the genetic and epigenetic properties of TAD boundaries in correspondence to their evolutionary conservation. We find that only 14% of all human TAD boundaries are shared among all eight species (ultraconserved), while 15% are human-specific. Ultraconserved TAD boundaries have stronger insulation strength, CTCF binding, and enrichment of older retrotransposons, compared to species-specific boundaries. CRISPR-Cas9 knockouts of two ultraconserved boundaries in mouse models leads to tissue-specific gene expression changes and morphological phenotypes. Deletion of a human-specific boundary near the autism-related AUTS2 gene results in upregulation of this gene in neurons. Overall, our study provides pertinent TAD boundary evolutionary conservation annotations, and showcase the functional importance of TAD evolution.

SUMMARY Predicted loss-of-function and missense heterozygous de novo mutations of TBR1 are strongly associated with intellectual disability and autism. The functional effects of these heterogeneous mutations on cortical development and genotype-phenotype relationships have yet to be explored. We characterized mouse models carrying patient mutations A136PfsX80 and K228E, finding convergent and discordant phenotypes. The A136PfsX80 mutation is loss-of-function and allelic to the Tbr1 knockout. In contrast, K228E causes significant upregulation of TBR1. Heterozygosity of either mutation produces axon defects, including reduction of the anterior commissure, and CTIP2 downregulation in adult cortex. While mice lacking TBR1 show extensive cortical apoptosis and inverted layering, K228E homozygotes show normal apoptosis levels and a complex layering phenotype—suggesting partial, yet abnormal, function of the allele. The construct and face validity of these Tbr1 patient mutation mice suggests they will be valuable translational models for studying the function of this essential brain transcription factor.

The form of Charcot-Marie-Tooth type 4B (CMT4B) disease caused by mutations in myotubularin-related 5 (MTMR5; also called SET Binding Factor 1; SBF1) shows a spectrum of axonal and demyelinating nerve phenotypes. This contrasts with the CMT4B subtypes caused by MTMR2 or MTMR13 (SBF2) mutations, which are characterized by myelin outfoldings and classic demyelination. Thus, it is unclear whether MTMR5 plays an analogous or distinct role from that of its homolog, MTMR13, in the peripheral nervous system (PNS). MTMR5 and MTMR13 are pseudophosphatases predicted to regulate endosomal trafficking by activating Rab GTPases and binding to the phosphoinositide 3-phosphatase MTMR2. In the mouse PNS, Mtmr2 was required to maintain wild type levels of Mtmr5 and Mtmr13, suggesting that these factors function in discrete protein complexes. Genetic elimination of both Mtmr5 and Mtmr13 in mice led to perinatal lethality, indicating that the two proteins have partially redundant functions during embryogenesis. Loss of Mtmr5 in mice did not cause CMT4B-like myelin outfoldings. However, adult Mtmr5-/- mouse nerves contained fewer myelinated axons than control nerves, likely as a result of axon radial sorting defects. Mtmr5 levels were highest during axon radial sorting, whereas Mtmr13 levels rose as myelin formed, and remained high through adulthood. Our findings suggest that Mtmr5 and Mtmr13 ensure proper axon radial sorting and Schwann cell myelination, respectively, perhaps through their direct interactions with Mtmr2. This study enhances our understanding of the non-redundant roles of the endosomal regulators MTMR5 and MTMR13 during normal peripheral nerve development and disease.

Abstract A dopamine D2 receptor mutation was recently identified in a family with a novel hyperkinetic movement disorder (Mov Disord 36 : 729-739, 2021). That allelic variant D2-I 212 F is a constitutively active and G protein-biased receptor. We now describe mice engineered to carry the D2-I 212 F variant, Drd2 I212F . The mice exhibited gait abnormalities resembling those in other mouse models of chorea and/or dystonia, and had decreased striatal D2 receptor expression. Electrically evoked IPSCs in midbrain dopamine neurons and striatum from Drd2 I212F mice exhibited slow onset and decay compared to wild type mice. In the presence of dopamine, current decay initiated by photolytic release of sulpiride from CyHQ-sulpiride was slower in midbrain slices from Drd2 I212F mice than Drd2 +/+ mice. Furthermore, in contrast to wild type mice in which dopamine is more potent at neurons in the nucleus accumbens than in the dorsal striatum, reflecting activation of Gα o vs. Gα i1 , dopamine had similar potencies in those two brain regions of Drd2 I212F mice. Repeated cocaine treatment, which decreases dopamine potency in the nucleus accumbens of wild type mice, had no effect on dopamine potency in Drd2 I212F mice. The results demonstrate the utility of this mouse model for investigating the role of pathogenic DRD2 variants in early-onset hyperkinetic movement disorders.