Niemann-Pick type C (NP-C) disease, a fatal neurovisceral disorder, is characterized by lysosomal accumulation of low density lipoprotein (LDL)–derived cholesterol. By positional cloning methods, a gene ( NPC1) with insertion, deletion, and missense mutations has been identified in NP-C patients. Transfection of NP-C fibroblasts with wild-type NPC1 cDNA resulted in correction of their excessive lysosomal storage of LDL cholesterol, thereby defining the critical role of NPC1 in regulation of intracellular cholesterol trafficking. The 1278–amino acid NPC1 protein has sequence similarity to the morphogen receptor PATCHED and the putative sterol-sensing regions of SREBP cleavage-activating protein (SCAP) and 3-hydroxy-3-methyl-glutaryl coenzyme A (HMG-CoA) reductase.

An integrated human-mouse positional candidate approach was used to identify the gene responsible for the phenotypes observed in a mouse model of Niemann-Pick type C (NP-C) disease. The predicted murine NPC1 protein has sequence homology to the putative transmembrane domains of the Hedgehog signaling molecule Patched, to the cholesterol-sensing regions of 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A (HMG-CoA) reductase and SREBP cleavage-activating protein (SCAP), and to the NPC1 orthologs identified in human, the nematode Caenorhabditis elegans , and the yeast Saccharomyces cerevisiae . The mouse model may provide an important resource for studying the role of NPC1 in cholesterol homeostasis and neurodegeneration and for assessing the efficacy of new drugs for NP-C disease.

African genomics and skin color Skin color varies among human populations and is thought to be under selection, with light skin maximizing vitamin D production at higher latitudes and dark skin providing UV protection in equatorial zones. To identify the genes that give rise to the palette of human skin tones, Crawford et al. applied genome-wide analyses across diverse African populations (see the Perspective by Tang and Barsh). Genetic variants were identified with likely function in skin phenotypes. Comparison to model organisms verified a conserved function of MFSD12 in pigmentation. A global genetic panel was used to trace how alleles associated with skin color likely moved across the globe as humans migrated, both within and out of Africa. Science , this issue p. eaan8433 ; see also p. 867

Abstract The genetics of pigmentation is an excellent model for understanding gene interactions in a trait almost entirely unaffected by environment. We have analysed pigmentation phenotypes in UK Biobank using DISSECT, a tool which enables genome-wide association studies (GWAS) whilst accounting for relatedness between individuals, and thus allows a much larger cohort to be studied. We have increased the number of candidate genes associated with red and blonde hair colour, basal skin colour and tanning response to UV radiation. As previously described, we find almost all red hair individuals have two variant MC1R alleles; exome sequence data expands the number of associated coding variants. Rare red-headed individuals with only a single MC1R variant are enriched for an associated eQTL at the ASIP gene. We find that females are most likely to self-report red or blonde hair, paler skin and less tanning ability than men, and that variants at KITLG, MC1R, OCA2 and IRF4 show significant sex differences in effect. After taking sex into account, pigmentation phenotypes are not correlated with sex hormone levels, except for tanning ability, which shows a positive correlation with testosterone in men. Across the UK there is a correlation between place of birth and hair colour; red hair being more common in the north and west, whilst blonde hair is more common in the east. Combining GWAS with transcriptome data to generate a transcriptome wide association study identifies candidate genes whose expression in skin or melanocytes shows association with pigmentation phenotypes. A comparison of candidates associated with different pigmentation phenotypes finds that candidates for blonde hair, but not skin colour, are enriched for skin and hair genes suggesting that it may be hair shape and structure that impacts hair colour, rather than the melanocyte/keratinocyte interaction.

Most expression quantitative trait loci (eQTL) studies to date have been performed in heterogeneous tissues as opposed to specific cell types. To better understand the cell-type specific regulatory landscape of human melanocytes, which give rise to melanoma but account for <5% of typical human skin biopsies, we performed an eQTL analysis in primary melanocyte cultures from 106 newborn males. We identified 597,335 cis-eQTL SNPs prior to LD-pruning and 4,997 eGenes (FDR<0.05), which are higher numbers than in any GTEx tissue type with a similar sample size. Melanocyte eQTLs differed considerably from those identified in the 44 GTEx tissues, including skin. Over a third of melanocyte eGenes, including key genes in melanin synthesis pathways, were not observed to be eGenes in two types of GTEx skin tissues or TCGA melanoma samples. The melanocyte dataset also identified cell-type specific trans-eQTLs with a pigmentation-associated SNP for four genes, likely through its cis-regulation of IRF4, encoding a transcription factor implicated in human pigmentation phenotypes. Melanocyte eQTLs are enriched in cis-regulatory signatures found in melanocytes as well as melanoma-associated variants identified through genome-wide association studies (GWAS). Co-localization of melanoma GWAS variants and eQTLs from melanocyte and skin eQTL datasets identified candidate melanoma susceptibility genes for six known GWAS loci including unique genes identified by the melanocyte dataset. Further, a transcriptome-wide association study using published melanoma GWAS data uncovered four new loci, where imputed expression levels of five genes (ZFP90, HEBP1, MSC, CBWD1, and RP11-383H13.1) were associated with melanoma at genome-wide significant P-values. Our data highlight the utility of lineage-specific eQTL resources for annotating GWAS findings and present a robust database for genomic research of melanoma risk and melanocyte biology.