Cornelia de Lange syndrome (CdLS) is characterized by craniofacial dysmorphisms, intellectual disabilities, growth retardation, and several other systemic abnormalities. CdLS is caused by heterozygous germline mutations in structural and regulatory components of cohesin. Mutations in NIPBL, which encodes regulatory subunit of cohesin, are frequently found in individuals with CdLS. CdLS is associated with a currently unknown mechanism of global transcriptional dysregulation. In this study, NIPBL mutants were generated using the CRISPR/Cas9 system to study this mechanism. Clones with a biallelic frameshift mutation in exon 3 of NIPBL, resulting in a truncated N-terminus, displayed transcriptional dysregulation without sister chromatid separation defects. Detailed transcriptome analysis revealed the overexpression of genes in NIPBL mutants that are typically expressed at low levels in wild type and the reduced expression of genes that are typically expressed at high levels in wild type. This result suggested that NIPBL plays a role in fine-tuning gene expression levels. MAU2 protein, that closely interacts with NIPBL, was nearly absent in these clones. The reduction of MAU2 observed in NIPBL mutants points to the importance of the NIPBL N-terminus/MAU2 interaction in transcriptional regulatory role of NIPBL.

Abstract Purpose This study aimed to establish variants in CBX1 , encoding heterochromatin protein 1β (HP1β), as a cause of a novel syndromic neurodevelopmental disorder. Methods Patients with CBX1 variants were identified, and clinician researchers were connected using GeneMatcher and physician referrals. Clinical histories were collected from each patient. To investigate the pathogenicity of identified variants, we performed in vitro cellular assays, neurobehavioral and cytological analyses of neuronal cells obtained from newly generated Cbx1 mutant mouse lines. Results In three unrelated individuals with developmental delay, hypotonia, and autistic features, we identified heterozygous de novo variants in CBX1 . The identified variants were in the chromodomain, the functional domain of HP1 β, which mediates interactions with chromatin. Cbx1 chromodomain mutant mice displayed increased latency-to-peak response, suggesting the possibility of synaptic delay or myelination deficits. Cytological and chromatin immunoprecipitation experiments confirmed the reduction of mutant HP1β binding to heterochromatin, while HP1β interactome analysis demonstrated that the majority of HP1β-interacting proteins remained unchanged between the wild-type and mutant HP1β. Conclusion These collective findings confirm the role of CBX1 in developmental disabilities through the disruption of HP1β chromatin binding during neurocognitive development. As HP1β forms homodimers and heterodimers, mutant HP1β likely sequesters wild-type HP1β and other HP1 proteins, exerting dominant-negative effects.

Inosine 5' monophosphate dehydrogenase (IMPDH) is a critical regulatory enzyme in purine nucleotide biosynthesis that is inhibited by the downstream product GTP. Multiple point mutations in the human isoform IMPDH2 have recently been associated with dystonia and other neurodevelopmental disorders, but the effect of the mutations on enzyme function has not been described. Here, we report identification of two additional affected individuals with missense variants in IMPDH2 and show that all of the disease-associated mutations disrupt GTP regulation. Cryo-EM structures of one IMPDH2 mutant suggest this regulatory defect arises from a shift in the conformational equilibrium toward a more active state. This structural and functional analysis provides insight into IMPDH2-associated disease mechanisms that point to potential therapeutic approaches and raises new questions about fundamental aspects of IMPDH regulation.

Abstract Pallister-Killian Syndrome (PKS) is a mosaic aneuploidy syndrome typically caused by the presence of a supernumerary marker isochromosome containing two extra copies of the short arm of chromosome 12 (iso-chromosome 12p or tetrasomy 12p). This isochromosome is always present in a mosaicism state that has tissue limited distribution. PKS is characterized by severe neurodevelopmental delay, intellectual disability, multisystem involvement and congenital malformations including typical dysmorphic features and skin pigmentation anomalies. Aneuploid cells, irrespective of the identity of the supernumerary chromosome, including cancer cells, yeast cells and mouse embryonic fibroblasts (MEFs), have been demonstrated to present a disruption of protein homeostasis and increased basal stress levels; resulting in a greater sensitivity to chemical compounds inducing cellular energy stress compared to euploid cell lines. The burden of trisomy 21 has also been recently shown to impair the proteostasis network in lymphoblastoid cell lines and fibroblasts obtained from individuals with Down syndrome. In this study, we demonstrate that AICAR, 5-Aminoimidazole-4-carboxamide ribonucleotide, a known energy stress inducing drug with antiproliferative effects on aneuploidy cancer cells and MEFs, is also able to selectively eliminate cells carrying the isochromosme12p in PKS clones in a time and dosage dependent manner. Collectively, our results indirectly provide evidence of increased basal energy and proteotoxic stress in PKS cells carrying isochromosome 12p, and suggest a potential therapeutic drug-based strategy that, selectively acting as a stressor for aneuploid cells, may establish the euploid state in PKS and a broader spectrum of human mosaic disorders.