Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a fatal degenerative motor neuron disorder. Ten percent of cases are inherited; most involve unidentified genes. We report here 13 mutations in the fused in sarcoma/translated in liposarcoma (FUS/TLS) gene on chromosome 16 that were specific for familial ALS. The FUS/TLS protein binds to RNA, functions in diverse processes, and is normally located predominantly in the nucleus. In contrast, the mutant forms of FUS/TLS accumulated in the cytoplasm of neurons, a pathology that is similar to that of the gene TAR DNA-binding protein 43 (TDP43), whose mutations also cause ALS. Neuronal cytoplasmic protein aggregation and defective RNA metabolism thus appear to be common pathogenic mechanisms involved in ALS and possibly in other neurodegenerative disorders.

Age-related macular degeneration (AMD) is a leading cause of visual impairment and blindness in the elderly whose etiology remains largely unknown. Previous studies identified chromosome 1q32 as harboring a susceptibility locus for AMD. We used single-nucleotide polymorphisms to interrogate this region and identified a strongly associated haplotype in two independent data sets. DNA resequencing of the complement factor H gene within this haplotype revealed a common coding variant, Y402H, that significantly increases the risk for AMD with odds ratios between 2.45 and 5.57. This common variant likely explains ∼43% of AMD in older adults.

Multiple sclerosis has a clinically significant heritable component. We conducted a genomewide association study to identify alleles associated with the risk of multiple sclerosis.

Amyloid beta-peptide (A beta) deposition in senile plaques and cerebral vessels is a neuropathological feature of Alzheimer disease (AD). We examined the possibility that commonly observed variability in A beta deposition in late-onset AD might be related to apolipoprotein E genotype (APOE gene; the two most common alleles are 3 and 4), since APOE4 is a susceptibility gene for late-onset AD and apolipoprotein E interacts strongly with A beta in vitro. In an autopsy series of brains of late-onset AD patients, we found a strong association of APOE4 allele with increased vascular and plaque A beta deposits. Late-onset AD patients with one or two APOE4 alleles have a distinct neuropathological phenotype compared with patients homozygous for APOE3.

Apolipoprotein E (apoE), a plasma apolipoprotein that plays a central role in lipoprotein metabolism, is localized in the senile plaques, congophilic angiopathy, and neurofibrillary tangles of Alzheimer disease. Late-onset familial and sporadic Alzheimer disease patients have an increased frequency of one of the three common apoE alleles, epsilon 4, suggesting apoE4 is associated with increased susceptibility to disease. To follow up on this suggestion, we compared the binding of synthetic amyloid beta (beta/A4) peptide to purified apoE4 and apoE3, the most common isoform. Both isoforms bound synthetic beta/A4 peptide, the primary constituent of the plaque and angiopathy, forming a complex that resisted dissociation by boiling in SDS. Oxygen-mediated complex formation was implicated because binding was increased in oxygenated buffer, reduced in nitrogen-purged buffer, and prevented by reduction with dithiothreitol or 2-mercaptoethanol. Binding of beta/A4 peptide was saturable at 10(-4) M peptide and required residues 12-28. Examination of apoE fragments revealed that residues 244-272 are critical for complex formation. Both oxidized apoE4 and apoE3 bound beta/A4 peptide; however, binding to apoE4 was observed in minutes, whereas binding to apoE3 required hours. In addition, apoE4 did not bind beta/A4 peptide at pH < 6.6, whereas apoE3 bound beta/A4 peptide from pH 7.6 to 4.6. Together these results indicate differences in the two isoforms in complexing with the beta/A4 peptide. Binding of beta/A4 peptide by oxidized apoE may determine the sequestration or targeting of either apoE or beta/A4 peptide, and isoform-specific differences in apoE binding or oxidation may be involved in the pathogenesis of the intra- and extracellular lesions of Alzheimer disease.

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a paralytic and usually fatal disorder caused by motor-neuron degeneration in the brain and spinal cord. Most cases of ALS are sporadic but about 5-10% are familial. Mutations in superoxide dismutase 1 (SOD1), TAR DNA-binding protein (TARDBP, also known as TDP43) and fused in sarcoma (FUS, also known as translocated in liposarcoma (TLS)) account for approximately 30% of classic familial ALS. Mutations in several other genes have also been reported as rare causes of ALS or ALS-like syndromes. The causes of the remaining cases of familial ALS and of the vast majority of sporadic ALS are unknown. Despite extensive studies of previously identified ALS-causing genes, the pathogenic mechanism underlying motor-neuron degeneration in ALS remains largely obscure. Dementia, usually of the frontotemporal lobar type, may occur in some ALS cases. It is unclear whether ALS and dementia share common aetiology and pathogenesis in ALS/dementia. Here we show that mutations in UBQLN2, which encodes the ubiquitin-like protein ubiquilin 2, cause dominantly inherited, chromosome-X-linked ALS and ALS/dementia. We describe novel ubiquilin 2 pathology in the spinal cords of ALS cases and in the brains of ALS/dementia cases with or without UBQLN2 mutations. Ubiquilin 2 is a member of the ubiquilin family, which regulates the degradation of ubiquitinated proteins. Functional analysis showed that mutations in UBQLN2 lead to an impairment of protein degradation. Therefore, our findings link abnormalities in ubiquilin 2 to defects in the protein degradation pathway, abnormal protein aggregation and neurodegeneration, indicating a common pathogenic mechanism that can be exploited for therapeutic intervention.

Philip De Jager and colleagues report results of a large genome-wide association and replication study for multiple sclerosis. The work uncovers three new susceptibility loci for MS, including common and rare variants at TNFRSF1A and common variants at IRF8 and CD6. We report the results of a meta-analysis of genome-wide association scans for multiple sclerosis (MS) susceptibility that includes 2,624 subjects with MS and 7,220 control subjects. Replication in an independent set of 2,215 subjects with MS and 2,116 control subjects validates new MS susceptibility loci at TNFRSF1A (combined P = 1.59 × 10−11), IRF8 (P = 3.73 × 10−9) and CD6 (P = 3.79 × 10−9). TNFRSF1A harbors two independent susceptibility alleles: rs1800693 is a common variant with modest effect (odds ratio = 1.2), whereas rs4149584 is a nonsynonymous coding polymorphism of low frequency but with stronger effect (allele frequency = 0.02; odds ratio = 1.6). We also report that the susceptibility allele near IRF8, which encodes a transcription factor known to function in type I interferon signaling, is associated with higher mRNA expression of interferon-response pathway genes in subjects with MS.

The proteins encoded by the classical HLA class I and class II genes in the major histocompatibility complex (MHC) are highly polymorphic and are essential in self versus non-self immune recognition. HLA variation is a crucial determinant of transplant rejection and susceptibility to a large number of infectious and autoimmune diseases. Yet identification of causal variants is problematic owing to linkage disequilibrium that extends across multiple HLA and non-HLA genes in the MHC. We therefore set out to characterize the linkage disequilibrium patterns between the highly polymorphic HLA genes and background variation by typing the classical HLA genes and >7,500 common SNPs and deletion-insertion polymorphisms across four population samples. The analysis provides informative tag SNPs that capture much of the common variation in the MHC region and that could be used in disease association studies, and it provides new insight into the evolutionary dynamics and ancestral origins of the HLA loci and their haplotypes.