Connie Bezzina, Richard Redon and colleagues show that common variants at SCN5A-SCN10A and HEY2 are associated with Brugada syndrome, a rare disorder with high risk of sudden cardiac death. The newly discovered loci have a large cumulative effect on disease risk and illustrate how common variants can have a strong impact on predisposition to rare diseases. Brugada syndrome is a rare cardiac arrhythmia disorder, causally related to SCN5A mutations in around 20% of cases1,2,3. Through a genome-wide association study of 312 individuals with Brugada syndrome and 1,115 controls, we detected 2 significant association signals at the SCN10A locus (rs10428132) and near the HEY2 gene (rs9388451). Independent replication confirmed both signals (meta-analyses: rs10428132, P = 1.0 × 10−68; rs9388451, P = 5.1 × 10−17) and identified one additional signal in SCN5A (at 3p21; rs11708996, P = 1.0 × 10−14). The cumulative effect of the three loci on disease susceptibility was unexpectedly large (Ptrend = 6.1 × 10−81). The association signals at SCN5A-SCN10A demonstrate that genetic polymorphisms modulating cardiac conduction4,5,6,7 can also influence susceptibility to cardiac arrhythmia. The implication of association with HEY2, supported by new evidence that Hey2 regulates cardiac electrical activity, shows that Brugada syndrome may originate from altered transcriptional programming during cardiac development8. Altogether, our findings indicate that common genetic variation can have a strong impact on the predisposition to rare diseases.

Abstract From a GeneMatcher-enabled international collaboration, we identified ten individuals with intellectual disability, speech delay, ataxia and facial dysmorphism and a mutation in EBF3 , encoding a transcription factor required for neuronal differentiation. Structural assessments, transactivation assays, in situ fractionation, RNA-seq and ChlP-seq experiments collectively show that the mutations are deleterious and impair EBF3 transcriptional regulation. These findings demonstrate that EBF3-mediated dysregulation of gene expression has profound effects on neuronal development in humans.

De novo germline mutations in the RNA helicase DDX3X account for 1-3% of unexplained intellectual disability (ID) cases in females, and are associated with autism, brain malformations, and epilepsy. Yet, the developmental and molecular mechanisms by which DDX3X mutations impair brain function are unknown. Here we use human and mouse genetics, and cell biological and biochemical approaches to elucidate mechanisms by which pathogenic DDX3X variants disrupt brain development. We report the largest clinical cohort to date with DDX3X mutations (n=78), demonstrating a striking correlation between recurrent dominant missense mutations, polymicrogyria, and the most severe clinical outcomes. We show that Ddx3x controls cortical development by regulating neuronal generation and migration. Severe DDX3X missense mutations profoundly disrupt RNA helicase activity and induce ectopic RNA-protein granules and aberrant translation in neural progenitors and neurons. Together, our study demonstrates novel mechanisms underlying DDX3X syndrome, and highlights roles for RNA-protein aggregates in the pathogenesis of neurodevelopmental disease.

Neurodevelopmental proteasomopathies constitute a recently defined class of rare Mendelian disorders, arising from genomic alterations in proteasome-related genes. These alterations result in the dysfunction of proteasomes, which are multi-subunit protein complexes essential for maintaining cellular protein homeostasis. The clinical phenotype of these diseases manifests as a syndromic association involving impaired neural development and multisystem abnormalities, notably craniofacial anomalies and malformations of the cardiac outflow tract (OFT). These observations suggest that proteasome loss-of-function variants primarily affect specific embryonic cell types which serve as origins for both craniofacial structures and the conotruncal portion of the heart. In this hypothesis article, we propose that neural crest cells (NCCs), a highly multipotent cell population, which generates craniofacial skeleton, mesenchyme as well as the OFT of the heart, in addition to many other derivatives, would exhibit a distinctive vulnerability to protein homeostasis perturbations. Herein, we introduce the diverse cellular compensatory pathways activated in response to protein homeostasis disruption and explore their potential implications for NCC physiology. Altogether, the paper advocates for investigating proteasome biology within NCCs and their early cranial and cardiac derivatives, offering a rationale for future exploration and laying the initial groundwork for therapeutic considerations.