Manganese is essential for several metabolic pathways but becomes toxic in excessive amounts. Manganese levels in the body are therefore tightly regulated, but the responsible protein(s) remain incompletely known. We studied two consanguineous families with neurologic disorders including juvenile-onset dystonia, adult-onset parkinsonism, severe hypermanganesemia, polycythemia, and chronic hepatic disease, including steatosis and cirrhosis. We localized the genetic defect by homozygosity mapping and then identified two different homozygous frameshift SLC30A10 mutations, segregating with disease. SLC30A10 is highly expressed in the liver and brain, including in the basal ganglia. Its encoded protein belongs to a large family of membrane transporters, mediating the efflux of divalent cations from the cytosol. We show the localization of SLC30A10 in normal human liver and nervous system, and its depletion in liver from one affected individual. Our in silico analyses suggest that SLC30A10 possesses substrate specificity different from its closest (zinc-transporting) homologs. We also show that the expression of SLC30A10 and the levels of the encoded protein are markedly induced by manganese in vitro. The phenotype associated with SLC30A10 mutations is broad, including neurologic, hepatic, and hematologic disturbances. Intrafamilial phenotypic variability is also present. Chelation therapy can normalize the manganesemia, leading to marked clinical improvements. In conclusion, we show that SLC30A10 mutations cause a treatable recessive disease with pleomorphic phenotype, and provide compelling evidence that SLC30A10 plays a pivotal role in manganese transport. This work has broad implications for understanding of the manganese biology and pathophysiology in multiple human organs.

Abstract Background Several reports have identified different patterns of Parkinson’s disease progression in individuals carrying missense variants in the GBA or LRRK2 genes. The overall contribution of genetic factors to the severity and progression of Parkinson’s disease, however, has not been well studied. Objectives To test the association between genetic variants and the clinical features and progression of Parkinson’s disease on a genome-wide scale. Methods We accumulated individual data from 12 longitudinal cohorts in a total of 4,093 patients with 25,254 observations over a median of 3.81 years. Genome-wide associations were evaluated for 25 cross-sectional and longitudinal phenotypes. Specific variants of interest, including 90 recently-identified disease risk variants, were also investigated for the associations with these phenotypes. Results Two variants were genome-wide significant. Rs382940(T>A), within the intron of SLC44A1 , was associated with reaching Hoehn and Yahr stage 3 or higher faster (HR 2.04 [1.58, 2.62], P-value = 3.46E-8). Rs61863020(G>A), an intergenic variant and eQTL for ADRA2A , was associated with a lower prevalence of insomnia at baseline (OR 0.63 [0,52, 0.75], P-value = 4.74E-8). In the targeted analysis, we found nine associations between known Parkinson’s risk variants and more severe motor/cognitive symptoms. Also, we replicated previous reports of GBA coding variants (rs2230288: p.E365K, rs75548401: p.T408M) being associated with greater motor and cognitive decline over time, and APOE E4 tagging variant (rs429358) being associated with greater cognitive deficits in patients. Conclusions We identified novel genetic factors associated with heterogeneity of progression in Parkinson’s disease. The results provide new insights into the pathogenesis of Parkinson’s disease as well as patient stratification for clinical trials.