The giant sarcomeric protein titin contains a protein kinase domain (TK) ideally positioned to sense mechanical load. We identified a signaling complex where TK interacts with the zinc-finger protein nbr1 through a mechanically inducible conformation. Nbr1 targets the ubiquitin-associated p62/SQSTM1 to sarcomeres, and p62 in turn interacts with MuRF2, a muscle-specific RING-B-box E3 ligase and ligand of the transactivation domain of the serum response transcription factor (SRF). Nuclear translocation of MuRF2 was induced by mechanical inactivity and caused reduction of nuclear SRF and repression of transcription. A human mutation in the titin protein kinase domain causes hereditary muscle disease by disrupting this pathway.

Tibial muscular dystrophy (TMD) is an autosomal dominant late-onset distal myopathy linked to chromosome 2q31. The linked region includes the giant TTN gene, which encodes the central sarcomeric protein, titin. We have previously shown a secondary calpain-3 defect to be associated with TMD, which further underscored that titin is the candidate. We now report the first mutations in TTN to cause a human skeletal-muscle disease, TMD. In Mex6, the last exon of TTN, a unique 11-bp deletion/insertion mutation, changing four amino acid residues, completely cosegregated with all tested 81 Finnish patients with TMD in 12 unrelated families. The mutation was not found in 216 Finnish control samples. In a French family with TMD, a Leu→Pro mutation at position 293,357 in Mex6 was discovered. Mex6 is adjacent to the known calpain-3 binding site Mex5 of M-line titin. Immunohistochemical analysis using two exon-specific antibodies directed to the M-line region of titin demonstrated the specific loss of carboxy-terminal titin epitopes in the TMD muscle samples that we studied, thus implicating a functional defect of the M-line titin in the genesis of the TMD disease phenotype. Tibial muscular dystrophy (TMD) is an autosomal dominant late-onset distal myopathy linked to chromosome 2q31. The linked region includes the giant TTN gene, which encodes the central sarcomeric protein, titin. We have previously shown a secondary calpain-3 defect to be associated with TMD, which further underscored that titin is the candidate. We now report the first mutations in TTN to cause a human skeletal-muscle disease, TMD. In Mex6, the last exon of TTN, a unique 11-bp deletion/insertion mutation, changing four amino acid residues, completely cosegregated with all tested 81 Finnish patients with TMD in 12 unrelated families. The mutation was not found in 216 Finnish control samples. In a French family with TMD, a Leu→Pro mutation at position 293,357 in Mex6 was discovered. Mex6 is adjacent to the known calpain-3 binding site Mex5 of M-line titin. Immunohistochemical analysis using two exon-specific antibodies directed to the M-line region of titin demonstrated the specific loss of carboxy-terminal titin epitopes in the TMD muscle samples that we studied, thus implicating a functional defect of the M-line titin in the genesis of the TMD disease phenotype.

Store-operated calcium entry (SOCE) plays a crucial role in maintaining cellular calcium homeostasis. This mechanism involves proteins, such as stromal interaction molecule 1 (STIM1) and ORAI1. Mutations in the genes encoding these proteins, especially STIM1, can lead to various diseases, including CRAC channelopathies associated with severe combined immunodeficiency. Herein, we describe a novel homozygous mutation, NM_003156 c.792-3C > G, in STIM1 in a patient with a clinical profile of CRAC channelopathy, including immune system deficiencies and muscle weakness. Functional analyses revealed three distinct spliced forms in the patient cells: wild-type, exon 7 skipping, and intronic retention. Calcium influx analysis revealed impaired SOCE in the patient cells, indicating a loss of STIM1 function. We developed an antisense oligonucleotide treatment that improves STIM1 splicing and highlighted its potential as a therapeutic approach. Our findings provide insights into the complex effects of STIM1 mutations and shed light on the multifaceted clinical presentation of the patient.

Improving the accuracy of variant interpretation during diagnostic sequencing is a major goal for genomic medicine. In order to explore an often overlooked splicing effect of missense variants, we developed the functional assay ("minigene") for the majority of exons of CAPN3, the gene responsible for Limb Girdle Muscular Dystrophy (LGMD). By systematically screening 21 missense variants distributed along the gene, we found that eight clinically relevant missense variants located at a certain distance from the exon/intron borders (deep exonic missense variants) disrupted normal splicing of CAPN3 exons. Several recent machine learning based computational tools failed to predict splicing impact for the majority of these deep exonic missense variants, highlighting the importance of including variants of this type in the training sets during the future algorithm development. Overall, 24 variants in CAPN3 gene were explored, leading to the change in the ACMG classification of seven of them when results of the "minigene" functional assay were taken into account. Our findings reveal previously unknown splicing impact of several clinically important variants in CAPN3 and draw attention to the existence of deep exonic variants with a disruptive effect on gene splicing that could be overlooked by the current approaches in clinical genetics.

Abstract Charcot Marie Tooth disease (CMT) is one of the most common inherited neurological disorders, affecting either axons from the motor and/or sensory neurons or Schwann cells (SC) of the peripheral nervous system, and caused by more than 100 genes. We previously identified mutations in FGD4 , as responsible for CMT4H, an autosomal recessive demyelinating form of CMT. FGD4 encodes FRABIN a GDP/GTP nucleotide exchange factor (GEF), particularly for the small GTPase cdc42. Remarkably, nerves from patients with CMT4H display excessive redundant myelin called outfoldings that arise from focal hypermyelination, suggesting that FRABIN could play a role in the control of PNS myelination. To gain insights into the role of FGD4 /FRABIN in SC myelination, we generated a knock-out mouse model, with conditional ablation of fgd4 in SC. We showed that the specific deletion of FRABIN in SCs leads to aberrant myelination in vitro , in dorsal root ganglion (DRG)/SCs cocultures as well in vivo , in distal sciatic nerves. We observed that those myelination defects are related to an upregulation of some interactors of the NRG1 type III/ErbB2/3 signaling pathway, which is known to ensure a proper level of myelination in the PNS. Based on a yeast two-hybrid screen, we identified SNX3 as a new partner of FRABIN, which is involved in the regulation of endocytic trafficking. Interestingly, we showed that loss of FRABIN impairs endocytic trafficking which may contribute to the defective NRG1 type III/ErbB2/3 signaling and myelination. Finally, we showed that the reestablishment of proper levels of the NRG1 type III/ErbB2/3 pathway using Niacin treatment reduces myelin outfoldings in nerves of CMT4H mice. Overall, our work reveals a new role of FRABIN in the regulation of NRG1 type III/ErbB2/3 NRG1signaling and myelination and opens future therapeutic strategies based on the modulation of NRG1 type III/ErbB2/3 NRG1to reduce CMT4H pathology and more generally others demyelinating CMT.

In order to properly interpret the results of a diagnostic gene panel sequencing test, gene coverage needs to be taken into consideration. If coverage is too low, an additional re-sequencing test is needed to make sure that a pathogenic variant is not missed. To facilitate the interpretation of coverage data, we designed CovReport, a novel easy-to-use visualization tool. CovReport generates a concise coverage summary that allows one-glance assessment of the sequencing test performance. Both gene-level and exon-level coverage can be immediately appreciated and taken into consideration for further medical decisions. CovReport does not require complex installation and can thus be easily implemented in any diagnostic laboratory setting. A user-friendly interface generates a graphic summary of coverage that can be directly included in the diagnostic report. In addition to a stand-alone version, we also provide a command line version of CovReport that can be integrated into any bioinformatics pipeline. This flexible tool is now part of routine sequencing analysis at the Department of Medical Genetics at La Timone Hospital (Marseille, France). Availability and implementation: CovReport is available at http://jdotsoft.com/CovReport.php. It is implemented in Java and supported on Windows, Mac OS X and Linux.

Summary We recently described new pathogenic variants in VRK1 , in patients affected with distal Hereditary Motor Neuropathy associated with upper motor neurons signs. Specifically, we provided evidences that hiPSC-derived Motor Neurons (hiPSC-MN) from these patients display Cajal bodies (CBs) disassembly and defects in neurite outgrowth and branching. We here focused on the Axonal Initial Segment (AIS) and the related firing properties of hiPSC-MNs from these patients. We found that the patient’s Action Potential (AP) was smaller in amplitude, larger in duration, and displayed a more depolarized threshold while the firing patterns were not altered. These alterations were accompanied by a decrease in the AIS length measured in patients’ hiPSC-MNs. These data indicate that mutations in VRK1 impact the AP waveform and the AIS organization in MNs and may ultimately lead to the related motor neuron disease. Highlights hiPSC-MNs are functional and sustain firing patterns, typical of spinal MNs hiPSC-MNs from patients with VRK1 mutations have altered Action Potential Axonal Initial Segment is shorter in hiPSC-MNs from patients with mutated VRK1 hiPSC-MNs are a useful platform to study Motor Inherited Peripheral Neuropathies eTOC Blurb In human spinal Motor Neurons derived from induced Pluripotent Stem Cells from patients with VRK1 -related distal Hereditary Motor Neuropathy, Bos, Rihan et al. show that the mutations in VRK1 affect the electrical properties of these neurons: they display defects in the initiation of the Action Potential due to a shortening of the Axonal Initial Segment.

Muscular dystrophies (MDs) are inherited genetic diseases causing weakness and degeneration of muscles. The distribution of muscle weakness differs between MDs, involving distal muscles or proximal muscles. While the mutations in most of the MD-associated genes lead to either distal or proximal onset, there are also genes whose mutations can cause both types of onsets. We hypothesized that the genes associated with different MD onsets code proteins with distinct cellular functions. To investigate this, we collected the MD-associated genes and assigned them to three onset groups: genes mutated only in distal onset dystrophies, genes mutated only in proximal onset dystrophies, and genes mutated in both types of onsets. We then systematically evaluated the cellular functions of these gene sets with computational strategies based on functional enrichment analysis and biological network analysis. Our analyses demonstrate that genes mutated in either distal or proximal onset MDs code proteins linked with two distinct sets of cellular processes. Interestingly, these two sets of cellular processes are relevant for the genes that are associated with both onsets. Moreover, the genes associated with both onsets display high centrality and connectivity in the network of muscular dystrophy genes. Our findings support the hypothesis that the proteins associated with distal or proximal onsets have distinct functional characteristics, whereas the proteins associated with both onsets are multifunctional.