Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) modulates hippocampal plasticity and hippocampal-dependent memory in cell models and in animals. We examined the effects of a valine (val) to methionine (met) substitution in the 5′ pro-region of the human BDNF protein. In human subjects, the met allele was associated with poorer episodic memory, abnormal hippocampal activation assayed with fMRI, and lower hippocampal n-acetyl aspartate (NAA), assayed with MRI spectroscopy. Neurons transfected with met-BDNF-GFP showed lower depolarization-induced secretion, while constitutive secretion was unchanged. Furthermore, met-BDNF-GFP failed to localize to secretory granules or synapses. These results demonstrate a role for BDNF and its val/met polymorphism in human memory and hippocampal function and suggest val/met exerts these effects by impacting intracellular trafficking and activity-dependent secretion of BDNF.

An understanding of the basic defect in the inherited disorder cystic fibrosis requires cloning of the cystic fibrosis gene and definition of its protein product. In the absence of direct functional information, chromosomal map position is a guide for locating the gene. Chromosome walking and jumping and complementary DNA hybridization were used to isolate DNA sequences, encompassing more than 500,000 base pairs, from the cystic fibrosis region on the long arm of human chromosome 7. Several transcribed sequences and conserved segments were identified in this cloned region. One of these corresponds to the cystic fibrosis gene and spans approximately 250,000 base pairs of genomic DNA.

A gene discovered by positional cloning has been identified as the von Hippel-Lindau (VHL) disease tumor suppressor gene. A restriction fragment encompassing the gene showed rearrangements in 28 of 221 VHL kindreds. Eighteen of these rearrangements were due to deletions in the candidate gene, including three large nonoverlapping deletions. Intragenic mutations were detected in cell lines derived from VHL patients and from sporadic renal cell carcinomas. The VHL gene is evolutionarily conserved and encodes two widely expressed transcripts of approximately 6 and 6.5 kilobases. The partial sequence of the inferred gene product shows no homology to other proteins, except for an acidic repeat domain found in the procyclic surface membrane glycoprotein of Trypanosoma brucei .

The chemokine receptor 5 (CKR5) protein serves as a secondary receptor on CD4 + T lymphocytes for certain strains of human immunodeficiency virus-type 1 (HIV-1). The CKR5 structural gene was mapped to human chromosome 3p21, and a 32-base pair deletion allele ( CKR5Δ32 ) was identified that is present at a frequency of ∼0.10 in the Caucasian population of the United States. An examination of 1955 patients included among six well-characterized acquired immunodeficiency syndrome (AIDS) cohort studies revealed that 17 deletion homozygotes occurred exclusively among 612 exposed HIV-1 antibody-negative individuals (2.8 percent) and not at all in 1343 HIV-1-infected individuals. The frequency of CKR5 deletion heterozygotes was significantly elevated in groups of individuals that had survived HIV-1 infection for more than 10 years, and, in some risk groups, twice as frequent as their occurrence in rapid progressors to AIDS. Survival analysis clearly shows that disease progression is slower in CKR5 deletion heterozygotes than in individuals homozygous for the normal CKR5 gene. The CKR5Δ32 deletion may act as a recessive restriction gene against HIV-1 infection and may exert a dominant phenotype of delaying progression to AIDS among infected individuals.

The nevoid basal cell carcinoma syndrome (NBCCS) is an autosomal dominant disorder characterized by multiple basal cell carcinomas (BCCs), pits of the palms and soles, jaw keratocysts, a variety of other tumors, and developmental abnormalities. NBCCS maps to chromosome 9q22.3. Familial and sporadic BCCs display loss of heterozygosity in this region, consistent with the gene being a tumor suppressor. A human sequence (PTC) with strong homology to the Drosophila segment polarity gene, patched, was isolated from a YAC and cosmid contig of the NBCCS region. Mutation analysis revealed alterations of PTC in NBCCS patients and in related tumors. We propose that a reduction in expression of the patched gene can lead to the developmental abnormalities observed in the syndrome and that complete loss of patched function contributes to transformation of certain cell types.

Age-related macular degeneration (AMD) is the most frequent cause of irreversible blindness in the elderly in developed countries. Our previous studies implicated activation of complement in the formation of drusen, the hallmark lesion of AMD. Here, we show that factor H (HF1), the major inhibitor of the alternative complement pathway, accumulates within drusen and is synthesized by the retinal pigmented epithelium. Because previous linkage analyses identified chromosome 1q25-32, which harbors the factor H gene ( HF1 / CFH ), as an AMD susceptibility locus, we analyzed HF1 for genetic variation in two independent cohorts comprised of ≈900 AMD cases and 400 matched controls. We found association of eight common HF1 SNPs with AMD; two common missense variants exhibit highly significant associations (I62V, χ 2 = 26.1 and P = 3.2 × 10 -7 and Y402H, χ 2 = 54.4 and P = 1.6 × 10 -13 ). Haplotype analysis reveals that multiple HF1 variants confer elevated or reduced risk of AMD. One common at-risk haplotype is present at a frequency of 50% in AMD cases and 29% in controls [odds ratio (OR) = 2.46, 95% confidence interval (1.95-3.11)]. Homozygotes for this haplotype account for 24% of cases and 8% of controls [OR = 3.51, 95% confidence interval (2.13-5.78)]. Several protective haplotypes are also identified (OR = 0.44-0.55), further implicating HF1 function in the pathogenetic mechanisms underlying AMD. We propose that genetic variation in a regulator of the alternative complement pathway, when combined with a triggering event, such as infection, underlie a major proportion of AMD in the human population.

The transport of specific molecules across lipid membranes is an essential function of all living organisms and a large number of specific transporters have evolved to carry out this function. The largest transporter gene family is the ATP-binding cassette (ABC) transporter superfamily. These proteins translocate a wide variety of substrates including sugars, amino acids, metal ions, peptides, and proteins, and a large number of hydrophobic compounds and metabolites across extra- and intracellular membranes. ABC genes are essential for many processes in the cell, and mutations in these genes cause or contribute to several human genetic disorders including cystic fibrosis, neurological disease, retinal degeneration, cholesterol and bile transport defects, anemia, and drug response. Characterization of eukaryotic genomes has allowed the complete identification of all the ABC genes in the yeast Saccharomyces cerevisiae, Drosophila, and C. elegans genomes. To date, there are 48 characterized human ABC genes. The genes can be divided into seven distinct subfamilies, based on organization of domains and amino acid homology. Many ABC genes play a role in the maintenance of the lipid bilayer and in the transport of fatty acids and sterols within the body. Here, we review the current knowledge of the human ABC genes, their role in inherited disease, and understanding of the topology of these genes within the membrane.—Dean, M., Y. Hamon, and G. Chimini. The human ATP-binding cassette (ABC) transporter superfamily. J. Lipid Res. 2001. 42: 1007–1017.

Samuel Deutsch1,2, Christian Iseli3,4, Philipp Bucher4,5, Stylianos E. Antonarakis1,7, and Hamish S. Scott1,6 Division of Medical Genetics, University of Geneva Medical School, Geneva, Switzerland; 2Graduate Program in Molecular and Cellular Biology, University of Geneva Medical School, Geneva, Switzerland; 3Ludwig Institute for Cancer Research, Epalinges, Switzerland; 4Swiss Bioinformatics Institute, Epalinges, Switzerland; 5Swiss Institute for Experimental Cancer Research, Epalinges, Switzerland

We report the sequence and analysis of the 814-megabase genome of the sea urchin Strongylocentrotus purpuratus , a model for developmental and systems biology. The sequencing strategy combined whole-genome shotgun and bacterial artificial chromosome (BAC) sequences. This use of BAC clones, aided by a pooling strategy, overcame difficulties associated with high heterozygosity of the genome. The genome encodes about 23,300 genes, including many previously thought to be vertebrate innovations or known only outside the deuterostomes. This echinoderm genome provides an evolutionary outgroup for the chordates and yields insights into the evolution of deuterostomes.