The sequence of the mouse genome is a key informational tool for understanding the contents of the human genome and a key experimental tool for biomedical research. Here, we report the results of an international collaboration to produce a high-quality draft sequence of the mouse genome. We also present an initial comparative analysis of the mouse and human genomes, describing some of the insights that can be gleaned from the two sequences. We discuss topics including the analysis of the evolutionary forces shaping the size, structure and sequence of the genomes; the conservation of large-scale synteny across most of the genomes; the much lower extent of sequence orthology covering less than half of the genomes; the proportions of the genomes under selection; the number of protein-coding genes; the expansion of gene families related to reproduction and immunity; the evolution of proteins; and the identification of intraspecies polymorphism.

The laboratory rat (Rattus norvegicus) is an indispensable tool in experimental medicine and drug development, having made inestimable contributions to human health. We report here the genome sequence of the Brown Norway (BN) rat strain. The sequence represents a high-quality ‘draft’ covering over 90% of the genome. The BN rat sequence is the third complete mammalian genome to be deciphered, and three-way comparisons with the human and mouse genomes resolve details of mammalian evolution. This first comprehensive analysis includes genes and proteins and their relation to human disease, repeated sequences, comparative genome-wide studies of mammalian orthologous chromosomal regions and rearrangement breakpoints, reconstruction of ancestral karyotypes and the events leading to existing species, rates of variation, and lineage-specific and lineage-independent evolutionary events such as expansion of gene families, orthology relations and protein evolution.

Overlapping cDNA clones from the translocation breakpoint region (TBR) gene, recently discovered at the neurofibromatosis type 1 locus and found to be interrupted by deletions and a t(17;22) translocation, have been sequenced. A 4 kb sequence of the transcript of the TBR gene has been compared with sequences of genomic DNA, identifying a number of small exons. Identification of splice junctions and a large open reading frame indicates that the gene is oriented with its 5' end toward the centromere, in opposition to the three known active genes in the region. PCR amplification of a subset of the exons, followed by electrophoresis of denatured product on native gels, identified six variant conformers specific to NF1 patients, indicating base pair changes in the gene. Sequencing revealed that one mutant allele contains a T----C transition changing a leucine to a proline; another NF1 allele harbors a C----T transition changing an arginine to a stop codon. These results establish the TBR gene as the NF1 gene and provide a description of a major segment of the gene.

cDNA walking and sequencing have extended the open reading frame for the neurofibromatosis type 1 gene (NF1). The new sequence now predicts 2485 amino acids of the NF1 peptide. A 360 residue region of the new peptide shows significant similarity to the known catalytic domains of both human and bovine GAP (GTPase activating protein). A much broader region, centered around this same 360 amino acid sequence, is strikingly similar to the yeast IRA1 product, which has a similar amino acid sequence and functional homology to mammalian GAP. This evidence suggests that NF1 encodes a cytoplasmic GAP-like protein that may be involved in the control of cell growth by interacting with proteins such as the RAS gene product. Mapping of the cDNA clones has confirmed that NF1 spans a t(1;17) translocation mutation and that three active genes lie within an intron of NF1, but in opposite orientation.

Abstract Objective: Creatine kinase (CK) levels are increased on dried blood spots in newborns related to the birthing process. As a marker for newborn screening, CK in Duchenne muscular dystrophy (DMD) results in false‐positive testing. In this report, we introduce a 2‐tier system using the dried blood spot to first assess CK with follow‐up DMD gene testing. Methods: A fluorometric assay based upon the enzymatic transphosphorylation of adenosine diphosphate to adenosine triphosphate was used to measure CK activity. Preliminary studies established a population‐based range of CK in newborns using 30,547 deidentified anonymous dried blood spot samples. Mutation analysis used genomic DNA extracted from the dried blood spot followed by whole genome amplification with assessment of single‐/multiexon deletions/duplications in the DMD gene using multiplex ligation‐dependent probe amplification. Results: DMD gene mutations (all exonic deletions) were found in 6 of 37,649 newborn male subjects, all of whom had CK levels >2,000U/l. In 3 newborns with CK >2,000U/l in whom DMD gene abnormalities were not found, we identified limb‐girdle muscular dystrophy gene mutations affecting DYSF , SGCB , and FKRP . Interpretation: A 2‐tier system of analysis for newborn screening for DMD has been established. This path for newborn screening fits our health care system, minimizes false‐positive testing, and uses predetermined levels of CK on dried blood spots to predict DMD gene mutations. ANN NEUROL 2012;

Sequencing of the neurofibromatosis gene (NF1) revealed a striking similarity among NF1, yeast IRA proteins, and mammalian GAP (GTPase-activating protein). Using both genetic and biochemical assays, we demonstrate that this homology domain of the NF1 protein interacts with ras proteins. First, expression of this NF1 domain suppressed the heat shock-sensitive phenotype of yeast ira1 and ira2 mutants. Second, this NF1 domain, after purification as a glutathione S-transferase (GST) fusion protein, strongly stimulated the GTPase activity of yeast RAS2 and human H-ras proteins. The GST-NF1 protein, however, did not stimulate the GTPase activity of oncogenic mutant ras proteins, H-rasVal-12 and yeast RAS2Val-19 mutants, or a yeast RAS2 effector mutant. These results establish that this NF1 domain has ras GAP activity similar to that found with IRA2 protein and mammalian GAP, and therefore may also regulate ras function in vivo.

Fascioscapulohumeral muscular dystrophy (FSHD) is caused by a unique genetic mechanism that relies on contraction and hypomethylation of the D4Z4 macrosatellite array on the chromosome 4q telomere allowing ectopic expression of the DUX4 gene in skeletal muscle. Genetic analysis is difficult due to the large size and repetitive nature of the array, a nearly identical array on the 10q telomere, and the presence of divergent D4Z4 arrays scattered throughout the genome. Here, we combine nanopore long-read sequencing with Cas9-targeted enrichment of 4q and 10q D4Z4 arrays for comprehensive genetic analysis including determination of the length of the 4q and 10q D4Z4 arrays with base-pair resolution. In the same assay, we differentiate 4q from 10q telomeric sequences, determine A/B haplotype, identify paralogous D4Z4 sequences elsewhere in the genome, and estimate methylation for all CpGs in the array. Asymmetric, length-dependent methylation gradients were observed in the 4q and 10q D4Z4 arrays that reach a hypermethylation point at approximately 10 D4Z4 repeat units, consistent with the known threshold of pathogenic D4Z4 contractions. High resolution analysis of individual D4Z4 repeat methylation revealed areas of low methylation near the CTCF/insulator region and areas of high methylation immediately preceding the DUX4 transcriptional start site. Within the DUX4 exons, we observed a waxing/waning methylation pattern with a 180-nucleotide periodicity, consistent with phased nucleosomes. Targeted nanopore sequencing complements recently developed molecular combing and optical mapping approaches to genetic analysis for FSHD by adding precision of the length measurement, base-pair resolution sequencing, and quantitative methylation analysis.