Emery–Dreifuss muscular dystrophy (EDMD) is a heterogeneous late-onset disease involving skeletal muscle wasting and heart defects caused, in a minority of cases, by mutations in either of two genes encoding the inner nuclear membrane (INM) proteins, emerin and lamins A/C. Nesprin-1 and -2 are multi-isomeric, spectrin-repeat proteins that bind both emerin and lamins A/C and form a network in muscle linking the nucleoskeleton to the INM, the outer nuclear membrane, membraneous organelles, the sarcomere and the actin cytoskeleton. Thus, disruptions in nesprin/lamin/emerin interactions might play a role in the muscle-specific pathogenesis of EDMD. Screening for DNA variations in the genes encoding nesprin-1 (SYNE1) and nesprin-2 (SYNE2) in 190 probands with EDMD or EDMD-like phenotypes identified four heterozygous missense mutations. Fibroblasts from these patients exhibited nuclear morphology defects and specific patterns of emerin and SUN2 mislocalization. In addition, diminished nuclear envelope localization of nesprins and impaired nesprin/emerin/lamin binding interactions were common features of all EDMD patient fibroblasts. siRNA knockdown of nesprin-1 or -2 in normal fibroblasts reproduced the nuclear morphological changes and mislocalization of emerin and SUN2 observed in patient fibroblasts. Taken together, these data suggest that EDMD may be caused, in part, by uncoupling of the nucleoskeleton and cytoskeleton because of perturbed nesprin/emerin/lamin interactions.

Abstract In vertebrates, most protein-coding genes have a peak of GC-content near their 5’ transcriptional start site (TSS). This feature promotes both the efficient nuclear export and translation of mRNAs. Despite the importance of GC-content for RNA metabolism, its general features, origin, and maintenance remain mysterious. We investigated the evolutionary forces shaping GC-content at the transcriptional start site (TSS) of genes through both comparative genomic analysis of nucleotide substitution rates between different species and by examining human de novo mutations. Our data suggests that GC-peaks at TSSs were present in the last vertebrate common ancestor and are largely dictated by recombination patterns. We observe that in primates and rodents, where recombination is directed away from TSSs by PRDM9, GC-content at protein-coding gene TSSs is currently undergoing mutational decay. In canids, which lack PRDM9 and perform recombination at TSSs, GC-content at protein-coding gene TSSs is increasing. These patterns extend into the open reading frame affecting protein-coding regions, and we show that changes in GC-content due to recombination affect synonymous codon position choices at the start of the open reading frame. Our results indicate that although high GC-content in protein-coding genes may be shaped by selective pressures to enhance expression, the dynamics of GC-content in mammals are largely shaped by patterns of recombination.