Contractile myocytes provide a test of the hypothesis that cells sense their mechanical as well as molecular microenvironment, altering expression, organization, and/or morphology accordingly. Here, myoblasts were cultured on collagen strips attached to glass or polymer gels of varied elasticity. Subsequent fusion into myotubes occurs independent of substrate flexibility. However, myosin/actin striations emerge later only on gels with stiffness typical of normal muscle (passive Young's modulus, E ∼12 kPa). On glass and much softer or stiffer gels, including gels emulating stiff dystrophic muscle, cells do not striate. In addition, myotubes grown on top of a compliant bottom layer of glass-attached myotubes (but not softer fibroblasts) will striate, whereas the bottom cells will only assemble stress fibers and vinculin-rich adhesions. Unlike sarcomere formation, adhesion strength increases monotonically versus substrate stiffness with strongest adhesion on glass. These findings have major implications for in vivo introduction of stem cells into diseased or damaged striated muscle of altered mechanical composition.

Transcriptome sequencing improves the diagnostic rate for Mendelian disease in patients for whom genetic analysis has not returned a diagnosis.

Severe childhood autosomal recessive muscular dystrophy (SCARMD) is a progressive muscle-wasting disorder common in North Africa that segregates with microsatellite markers at chromosome 13q12. Here, it is shown that a mutation in the gene encoding the 35-kilodalton dystrophin-associated glycoprotein, γ-sarcoglycan, is likely to be the primary genetic defect in this disorder. The human γ-sarcoglycan gene was mapped to chromosome 13q12, and deletions that alter its reading frame were identified in three families and one of four sporadic cases of SCARMD. These mutations not only affect γ-sarcoglycan but also disrupt the integrity of the entire sarcoglycan complex.

Mosaic aneuploidy and uniparental disomy (UPD) arise from mitotic or meiotic events. There are differences between these mechanisms in terms of (i) impact on embryonic development; (ii) co-occurrence of mosaic trisomy and UPD and (iii) potential recurrence risks. We used a genome-wide single nucleotide polymorphism (SNP) array to study patients with chromosome aneuploidy mosaicism, UPD and one individual with XX/XY chimerism to gain insight into the developmental mechanism and timing of these events. Sixteen cases of mosaic aneuploidy originated mitotically, and these included four rare trisomies and all of the monosomies, consistent with the influence of selective factors. Five trisomies arose meiotically, and three of the five had UPD in the disomic cells, confirming increased risk for UPD in the case of meiotic non-disjunction. Evidence for the meiotic origin of aneuploidy and UPD was seen in the patterns of recombination visible during analysis with 1–3 crossovers per chromosome. The mechanisms of formation of the UPD included trisomy rescue, with and without concomitant trisomy, monosomy rescue, and mitotic formation of a mosaic segmental UPD. UPD was also identified in an XX/XY chimeric individual, with one cell line having complete maternal UPD consistent with a parthenogenetic origin. Utilization of SNP arrays allows simultaneous evaluation of genomic alterations and insights into aneuploidy and UPD mechanisms. Differentiation of mitotic and meiotic origins for aneuploidy and UPD supports existence of selective factors against full trisomy of some chromosomes in the early embryo and provides data for estimation of recurrence and disease mechanisms.

The senses of touch and proprioception evoke a range of perceptions and rely on the ability to detect and transduce mechanical force. The molecular and neural mechanisms underlying these sensory functions remain poorly defined. The stretch-gated ion channel PIEZO2 has been shown to be essential for aspects of mechanosensation in model organisms.We performed whole-exome sequencing analysis in two patients who had unique neuromuscular and skeletal symptoms, including progressive scoliosis, that did not conform to standard diagnostic classification. In vitro and messenger RNA assays, functional brain imaging, and psychophysical and kinematic tests were used to establish the effect of the genetic variants on protein function and somatosensation.Each patient carried compound-inactivating variants in PIEZO2, and each had a selective loss of discriminative touch perception but nevertheless responded to specific types of gentle mechanical stimulation on hairy skin. The patients had profoundly decreased proprioception leading to ataxia and dysmetria that were markedly worse in the absence of visual cues. However, they had the ability to perform a range of tasks, such as walking, talking, and writing, that are considered to rely heavily on proprioception.Our results show that PIEZO2 is a determinant of mechanosensation in humans. (Funded by the National Institutes of Health Intramural Research Program.).

Congenital muscular dystrophies (CMDs) are early onset disorders of muscle with histological features suggesting a dystrophic process. The congenital muscular dystrophies as a group encompass great clinical and genetic heterogeneity so that achieving an accurate genetic diagnosis has become increasingly challenging, even in the age of next generation sequencing. In this document we review the diagnostic features, differential diagnostic considerations and available diagnostic tools for the various CMD subtypes and provide a systematic guide to the use of these resources for achieving an accurate molecular diagnosis. An International Committee on the Standard of Care for Congenital Muscular Dystrophies composed of experts on various aspects relevant to the CMDs performed a review of the available literature as well as of the unpublished expertise represented by the members of the committee and their contacts. This process was refined by two rounds of online surveys and followed by a three-day meeting at which the conclusions were presented and further refined. The combined consensus summarized in this document allows the physician to recognize the presence of a CMD in a child with weakness based on history, clinical examination, muscle biopsy results, and imaging. It will be helpful in suspecting a specific CMD subtype in order to prioritize testing to arrive at a final genetic diagnosis.

Abstract Exome and whole-genome sequencing are becoming increasingly routine approaches in Mendelian disease diagnosis. Despite their success, the current diagnostic rate for genomic analyses across a variety of rare diseases is approximately 25-50%. Here, we explore the utility of transcriptome sequencing (RNA-seq) as a complementary diagnostic tool in a cohort of 50 patients with genetically undiagnosed rare muscle disorders. We describe an integrated approach to analyze patient muscle RNA-seq, leveraging an analysis framework focused on the detection of transcript-level changes that are unique to the patient compared to over 180 control skeletal muscle samples. We demonstrate the power of RNA-seq to validate candidate splice-disrupting mutations and to identify splice-altering variants in both exonic and deep intronic regions, yielding an overall diagnosis rate of 35%. We also report the discovery of a highly recurrent de novo intronic mutation in COL6A1 that results in a dominantly acting splice-gain event, disrupting the critical glycine repeat motif of the triple helical domain. We identify this pathogenic variant in a total of 27 genetically unsolved patients in an external collagen VI-like dystrophy cohort, thus explaining approximately 25% of patients clinically suggestive of collagen VI dystrophy in whom prior genetic analysis is negative. Overall, this study represents a large systematic application of transcriptome sequencing to rare disease diagnosis and highlights its utility for the detection and interpretation of variants missed by current standard diagnostic approaches. One Sentence Summary Transcriptome sequencing improves the diagnostic rate for Mendelian disease in patients for whom genetic analysis has not returned a diagnosis.

Genetic variants that cause rare disorders may remain elusive even after expansive testing, such as exome sequencing. The diagnostic yield of genome sequencing, particularly after a negative evaluation, remains poorly defined.

Summary The gastrointestinal tract is in a state of constant motion. These movements are tightly regulated by the presence of food and help digestion by mechanically breaking down and propelling gut content. Mechanical sensing in the gut is thought to be essential for regulating motility; however, the identity of the neuronal populations, the molecules involved, and the functional consequences of this sensation are unknown. Here, we show that humans lacking PIEZO2 exhibit impaired bowel sensation and motility. Piezo2 in mouse dorsal root but not nodose ganglia is required to sense gut content, and this activity slows down food transit rates in the stomach, small intestine, and colon. Indeed, Piezo2 is directly required to detect colon distension in vivo . Our study unveils the mechanosensory mechanisms that regulate the transit of luminal contents throughout the gut, which is a critical process to ensure proper digestion, nutrient absorption, and waste removal. Highlights Individuals with PIEZO2 syndrome present impaired bowel sensation and gastrointestinal dysfunction. PIEZO2 in DRG neurons plays an important role in regulating gut motility. Lack of PIEZO2 from sensory neurons accelerates gastric emptying and intestinal transit. DRG neurons detect colon distension via PIEZO2.