The Huntington's disease (HD) gene has been mapped in 4p16.3 but has eluded identification. We have used haplotype analysis of linkage disequilibrium to spotlight a small segment of 4p16.3 as the likely location of the defect. A new gene, IT15, isolated using cloned trapped exons from the target area contains a polymorphic trinucleotide repeat that is expanded and unstable on HD chromosomes. A (CAG)n repeat longer than the normal range was observed on HD chromosomes from all 75 disease families examined, comprising a variety of ethnic backgrounds and 4p16.3 haplotypes. The (CAG)n repeat appears to be located within the coding sequence of a predicted approximately 348 kd protein that is widely expressed but unrelated to any known gene. Thus, the HD mutation involves an unstable DNA segment, similar to those described in fragile X syndrome, spino-bulbar muscular atrophy, and myotonic dystrophy, acting in the context of a novel 4p16.3 gene to produce a dominant phenotype.

Achondroplasia (ACH) is the most common genetic form of dwarfism. This disorder is inherited as an autosomal dominant trait, although the majority of cases are sporadic. A gene for ACH was recently localized to 4p 16.3 by linkage analyses. The ACH candidate region includes the gene encoding fibroblast growth factor receptor 3 (FGFR3), which was originally considered as a candidate for the Huntington's disease gene. DNA studies revealed point mutations in the FGFR3 gene in ACH heterozygotes and homozygotes. The mutation on 15 of the 16 ACH-affected chromosomes was the same, a G→A transition, at nucleotide 1138 of the cDNA. The mutation on the only ACH-affected chromosome 4 without the G→A transition at nucleotide 1138 had a G→C transversion at this same position. Both mutations result in the substitution of an arginine residue for a glycine at position 380 of the mature protein, which is in the transmembrane domain of FGFR3.

Proteins with expanded polyglutamine repeats cause Huntington's disease and other neurodegenerative diseases. Transcriptional dysregulation and loss of function of transcriptional co-activator proteins have been implicated in the pathogenesis of these diseases. Huntington's disease is caused by expansion of a repeated sequence of the amino acid glutamine in the abnormal protein huntingtin (Htt). Here we show that the polyglutamine-containing domain of Htt, Htt exon 1 protein (Httex1p), directly binds the acetyltransferase domains of two distinct proteins: CREB-binding protein (CBP) and p300/CBP-associated factor (P/CAF). In cell-free assays, Httex1p also inhibits the acetyltransferase activity of at least three enzymes: p300, P/CAF and CBP. Expression of Httex1p in cultured cells reduces the level of the acetylated histones H3 and H4, and this reduction can be reversed by administering inhibitors of histone deacetylase (HDAC). In vivo, HDAC inhibitors arrest ongoing progressive neuronal degeneration induced by polyglutamine repeat expansion, and they reduce lethality in two Drosophila models of polyglutamine disease. These findings raise the possibility that therapy with HDAC inhibitors may slow or prevent the progressive neurodegeneration seen in Huntington's disease and other polyglutamine-repeat diseases, even after the onset of symptoms.

Huntington's Disease (HD) is caused by an expansion of a polyglutamine tract within the huntingtin (htt) protein. Pathogenesis in HD appears to include the cytoplasmic cleavage of htt and release of an amino-terminal fragment capable of nuclear localization. We have investigated potential consequences to nuclear function of a pathogenic amino-terminal region of htt (httex1p) including aggregation, protein–protein interactions, and transcription. httex1p was found to coaggregate with p53 in inclusions generated in cell culture and to interact with p53 in vitro and in cell culture. Expanded httex1p represses transcription of the p53-regulated promoters, p21 WAF1/CIP1 and MDR-1 . httex1p was also found to interact in vitro with CREB-binding protein (CBP) and mSin3a, and CBP to localize to neuronal intranuclear inclusions in a transgenic mouse model of HD. These results raise the possibility that expanded repeat htt causes aberrant transcriptional regulation through its interaction with cellular transcription factors which may result in neuronal dysfunction and cell death in HD.

Huntington's disease (HD) is an inherited, progressive neurological disorder that is caused by a CAG/polyglutamine repeat expansion and for which there is no effective therapy. Recent evidence indicates that transcriptional dysregulation may contribute to the molecular pathogenesis of this disease. Supporting this view, administration of histone deacetylase (HDAC) inhibitors has been shown to rescue lethality and photoreceptor neurodegeneration in a Drosophila model of polyglutamine disease. To further explore the therapeutic potential of HDAC inhibitors, we have conducted preclinical trials with suberoylanilide hydroxamic acid (SAHA), a potent HDAC inhibitor, in the R6/2 HD mouse model. We show that SAHA crosses the blood–brain barrier and increases histone acetylation in the brain. We found that SAHA could be administered orally in drinking water when complexed with cyclodextrins. SAHA dramatically improved the motor impairment in R6/2 mice, clearly validating the pursuit of this class of compounds as HD therapeutics.

Huntington's disease (HD) is characterized by the accumulation of a pathogenic protein, Huntingtin (Htt), that contains an abnormal polyglutamine expansion. Here, we report that a pathogenic fragment of Htt (Httex1p) can be modified either by small ubiquitin-like modifier (SUMO)–1 or by ubiquitin on identical lysine residues. In cultured cells, SUMOylation stabilizes Httex1p, reduces its ability to form aggregates, and promotes its capacity to repress transcription. In a Drosophila model of HD, SUMOylation of Httex1p exacerbates neurodegeneration, whereas ubiquitination of Httex1p abrogates neurodegeneration. Lysine mutations that prevent both SUMOylation and ubiquitination of Httex1p reduce HD pathology, indicating that the contribution of SUMOylation to HD pathology extends beyond preventing Htt ubiquitination and degradation.

To identify novel genes associated with ALS, we undertook two lines of investigation. We carried out a genome-wide association study comparing 20,806 ALS cases and 59,804 controls. Independently, we performed a rare variant burden analysis comparing 1,138 index familial ALS cases and 19,494 controls. Through both approaches, we identified kinesin family member 5A (KIF5A) as a novel gene associated with ALS. Interestingly, mutations predominantly in the N-terminal motor domain of KIF5A are causative for two neurodegenerative diseases: hereditary spastic paraplegia (SPG10) and Charcot-Marie-Tooth type 2 (CMT2). In contrast, ALS-associated mutations are primarily located at the C-terminal cargo-binding tail domain and patients harboring loss-of-function mutations displayed an extended survival relative to typical ALS cases. Taken together, these results broaden the phenotype spectrum resulting from mutations in KIF5A and strengthen the role of cytoskeletal defects in the pathogenesis of ALS.

Huntington's disease (HD) is an inherited neurodegenerative disorder caused by an expanded stretch of CAG trinucleotide repeats that results in neuronal dysfunction and death. Here, The HD Consortium reports the generation and characterization of 14 induced pluripotent stem cell (iPSC) lines from HD patients and controls. Microarray profiling revealed CAG-repeat-expansion-associated gene expression patterns that distinguish patient lines from controls, and early onset versus late onset HD. Differentiated HD neural cells showed disease-associated changes in electrophysiology, metabolism, cell adhesion, and ultimately cell death for lines with both medium and longer CAG repeat expansions. The longer repeat lines were however the most vulnerable to cellular stressors and BDNF withdrawal, as assessed using a range of assays across consortium laboratories. The HD iPSC collection represents a unique and well-characterized resource to elucidate disease mechanisms in HD and provides a human stem cell platform for screening new candidate therapeutics.

Huntington's disease (HD) is a progressive neurodegenerative disorder for which only symptomatic treatments of limited effectiveness are available. Preventing early misfolding steps and thereby aggregation of the polyglutamine (polyQ)-containing protein huntingtin (htt) in neurons of patients may represent an attractive therapeutic strategy to postpone the onset and progression of HD. Here, we demonstrate that the green tea polyphenol (-)-epigallocatechin-3-gallate (EGCG) potently inhibits the aggregation of mutant htt exon 1 protein in a dose-dependent manner. Dot-blot assays and atomic force microscopy studies revealed that EGCG modulates misfolding and oligomerization of mutant htt exon 1 protein in vitro, indicating that it interferes with very early events in the aggregation process. Also, EGCG significantly reduced polyQ-mediated htt protein aggregation and cytotoxicity in an yeast model of HD. When EGCG was fed to transgenic HD flies overexpressing a pathogenic htt exon 1 protein, photoreceptor degeneration and motor function improved. These results indicate that modulators of htt exon 1 misfolding and oligomerization like EGCG are likely to reduce polyQ-mediated toxicity in vivo. Our studies may provide the basis for the development of a novel pharmacotherapy for HD and related polyQ disorders.