The autism spectrum disorders (ASDs) are a group of conditions typically characterized by repetitive behaviour, severely restricted interests and difficulties with social interactions and communication. ASDs are highly heritable, yet the underlying genetic determinants remain largely unknown. A genome-wide analysis reveals that people with ASDs carry a higher load of rare copy-number variants — segments of DNA for which the copy number differs between individual genomes — which are either inherited or arise de novo. The results implicate several novel genes as ASD candidates and point to the importance of cellular proliferation, projection and motility as well as specific signalling pathways in this disorder. The autistic spectrum disorders (ASDs) are highly heritable, yet the underlying genetic determinants remain largely unknown. Here, a genome-wide analysis of rare copy number variants (CNVs) has been carried out, revealing that ASD sufferers carry a higher load of rare, genic CNVs than do controls. Many of these CNVs are de novo and inherited. The results implicate several novel genes in ASDs, and point to the importance of cellular proliferation, projection and motility, as well as specific signalling pathways, in these disorders. The autism spectrum disorders (ASDs) are a group of conditions characterized by impairments in reciprocal social interaction and communication, and the presence of restricted and repetitive behaviours1. Individuals with an ASD vary greatly in cognitive development, which can range from above average to intellectual disability2. Although ASDs are known to be highly heritable (∼90%)3, the underlying genetic determinants are still largely unknown. Here we analysed the genome-wide characteristics of rare (<1% frequency) copy number variation in ASD using dense genotyping arrays. When comparing 996 ASD individuals of European ancestry to 1,287 matched controls, cases were found to carry a higher global burden of rare, genic copy number variants (CNVs) (1.19 fold, P = 0.012), especially so for loci previously implicated in either ASD and/or intellectual disability (1.69 fold, P = 3.4 × 10-4). Among the CNVs there were numerous de novo and inherited events, sometimes in combination in a given family, implicating many novel ASD genes such as SHANK2, SYNGAP1, DLGAP2 and the X-linked DDX53–PTCHD1 locus. We also discovered an enrichment of CNVs disrupting functional gene sets involved in cellular proliferation, projection and motility, and GTPase/Ras signalling. Our results reveal many new genetic and functional targets in ASD that may lead to final connected pathways.

Many studies have supported a genetic etiology for autism. Here we report mutations in two X-linked genes encoding neuroligins NLGN3 and NLGN4 in siblings with autism-spectrum disorders. These mutations affect cell-adhesion molecules localized at the synapse and suggest that a defect of synaptogenesis may predispose to autism.

This is an issue edsumm for ng1933. Identification of the Palaeocene/Eocene thermal maximum in a marine sedimentary sequence. It shows that sea surface temperatures near the North Pole increased from roughly 18 degrees Celsius to over 23 degrees Celsius — such warm values imply the absence of ice and thus exclude the influence of ice-albedo feedbacks on this Arctic warming. SHANK3 (also known as ProSAP2) regulates the structural organization of dendritic spines and is a binding partner of neuroligins; genes encoding neuroligins are mutated in autism and Asperger syndrome. Here, we report that a mutation of a single copy of SHANK3 on chromosome 22q13 can result in language and/or social communication disorders. These mutations concern only a small number of individuals, but they shed light on one gene dosage–sensitive synaptic pathway that is involved in autism spectrum disorders.

Autism spectrum disorders (ASDs) are common, heritable neurodevelopmental conditions. The genetic architecture of ASDs is complex, requiring large samples to overcome heterogeneity. Here we broaden coverage and sample size relative to other studies of ASDs by using Affymetrix 10K SNP arrays and 1,181 families with at least two affected individuals, performing the largest linkage scan to date while also analyzing copy number variation in these families. Linkage and copy number variation analyses implicate chromosome 11p12–p13 and neurexins, respectively, among other candidate loci. Neurexins team with previously implicated neuroligins for glutamatergic synaptogenesis, highlighting glutamate-related genes as promising candidates for contributing to ASDs.

Rare copy-number variation (CNV) is an important source of risk for autism spectrum disorders (ASDs). We analyzed 2,446 ASD-affected families and confirmed an excess of genic deletions and duplications in affected versus control groups (1.41-fold, p = 1.0 × 10−5) and an increase in affected subjects carrying exonic pathogenic CNVs overlapping known loci associated with dominant or X-linked ASD and intellectual disability (odds ratio = 12.62, p = 2.7 × 10−15, ∼3% of ASD subjects). Pathogenic CNVs, often showing variable expressivity, included rare de novo and inherited events at 36 loci, implicating ASD-associated genes (CHD2, HDAC4, and GDI1) previously linked to other neurodevelopmental disorders, as well as other genes such as SETD5, MIR137, and HDAC9. Consistent with hypothesized gender-specific modulators, females with ASD were more likely to have highly penetrant CNVs (p = 0.017) and were also overrepresented among subjects with fragile X syndrome protein targets (p = 0.02). Genes affected by de novo CNVs and/or loss-of-function single-nucleotide variants converged on networks related to neuronal signaling and development, synapse function, and chromatin regulation. Rare copy-number variation (CNV) is an important source of risk for autism spectrum disorders (ASDs). We analyzed 2,446 ASD-affected families and confirmed an excess of genic deletions and duplications in affected versus control groups (1.41-fold, p = 1.0 × 10−5) and an increase in affected subjects carrying exonic pathogenic CNVs overlapping known loci associated with dominant or X-linked ASD and intellectual disability (odds ratio = 12.62, p = 2.7 × 10−15, ∼3% of ASD subjects). Pathogenic CNVs, often showing variable expressivity, included rare de novo and inherited events at 36 loci, implicating ASD-associated genes (CHD2, HDAC4, and GDI1) previously linked to other neurodevelopmental disorders, as well as other genes such as SETD5, MIR137, and HDAC9. Consistent with hypothesized gender-specific modulators, females with ASD were more likely to have highly penetrant CNVs (p = 0.017) and were also overrepresented among subjects with fragile X syndrome protein targets (p = 0.02). Genes affected by de novo CNVs and/or loss-of-function single-nucleotide variants converged on networks related to neuronal signaling and development, synapse function, and chromatin regulation.

Although autism spectrum disorders (ASDs) have a substantial genetic basis, most of the known genetic risk has been traced to rare variants, principally copy number variants (CNVs). To identify common risk variation, the Autism Genome Project (AGP) Consortium genotyped 1558 rigorously defined ASD families for 1 million single-nucleotide polymorphisms (SNPs) and analyzed these SNP genotypes for association with ASD. In one of four primary association analyses, the association signal for marker rs4141463, located within MACROD2, crossed the genome-wide association significance threshold of P < 5 × 10−8. When a smaller replication sample was analyzed, the risk allele at rs4141463 was again over-transmitted; yet, consistent with the winner's curse, its effect size in the replication sample was much smaller; and, for the combined samples, the association signal barely fell below the P < 5 × 10−8 threshold. Exploratory analyses of phenotypic subtypes yielded no significant associations after correction for multiple testing. They did, however, yield strong signals within several genes, KIAA0564, PLD5, POU6F2, ST8SIA2 and TAF1C.

Autism spectrum conditions (ASCs) are heritable conditions characterized by impaired reciprocal social interactions, deficits in language acquisition, and repetitive and restricted behaviors and interests. In addition to more complex genetic susceptibilities, even mutation of a single gene can lead to ASC. Several such monogenic heritable ASC forms are caused by loss-of-function mutations in genes encoding regulators of synapse function in neurons, including NLGN4. We report that mice with a loss-of-function mutation in the murine NLGN4 ortholog Nlgn4, which encodes the synaptic cell adhesion protein Neuroligin-4, exhibit highly selective deficits in reciprocal social interactions and communication that are reminiscent of ASCs in humans. Our findings indicate that a protein network that regulates the maturation and function of synapses in the brain is at the core of a major ASC susceptibility pathway, and establish Neuroligin-4-deficient mice as genetic models for the exploration of the complex neurobiological disorders in ASCs.

Melatonin is produced in the dark by the pineal gland and is a key regulator of circadian and seasonal rhythms. A low melatonin level has been reported in individuals with autism spectrum disorders (ASD), but the underlying cause of this deficit was unknown. The ASMT gene, encoding the last enzyme of melatonin synthesis, is located on the pseudo-autosomal region 1 of the sex chromosomes, deleted in several individuals with ASD. In this study, we sequenced all ASMT exons and promoters in individuals with ASD (n=250) and compared the allelic frequencies with controls (n=255). Non-conservative variations of ASMT were identified, including a splicing mutation present in two families with ASD, but not in controls. Two polymorphisms located in the promoter (rs4446909 and rs5989681) were more frequent in ASD compared to controls (P=0.0006) and were associated with a dramatic decrease in ASMT transcripts in blood cell lines (P=2 × 10−10). Biochemical analyses performed on blood platelets and/or cultured cells revealed a highly significant decrease in ASMT activity (P=2 × 10−12) and melatonin level (P=3 × 10−11) in individuals with ASD. These results indicate that a low melatonin level, caused by a primary deficit in ASMT activity, is a risk factor for ASD. They also support ASMT as a susceptibility gene for ASD and highlight the crucial role of melatonin in human cognition and behavior.