Mighty Male Microbes Both genetic and environmental factors contribute to an individual's susceptibility to autoimmune disease, but the specific environmental influences are not well characterized. Markle et al. (p. 1084 , published online 17 January; see the Perspective by Flak et al. ) explored how microbial factors, in particular the gut microbiota, influence susceptibility to type 1 diabetes in mice. In the non-obese diabetic (NOD) mouse model of type 1 diabetes, female mice are significantly more susceptible to disease than males; however, this difference was not apparent under germ-free conditions. Transfer of cecal contents from male NOD mice to female NOD mice prior to disease onset protected against pancreatic islet inflammation, autoantibody production, and the development of diabetes and was associated with increased testosterone in female mice. Blocking androgen receptor activity abrogated protection. Thus, the microbiota may be able to regulate sex hormones and influence an individual's susceptibility to autoimmunity.

A surprising immune twist for RORC The immune system needs its full array of soldiers—including cells and the molecules they secrete—to optimally protect the host. When this isn't the case, minor infections can become chronic or even deadly. Markle et al. report the discovery of seven individuals carrying loss-of-function mutations in RORC, which encodes the transcription factors RORγ and RORγT. These individuals lacked immune cells that produce the cytokine interleukin-17, causing them to suffer from chronic candidiasis. RORC-deficient individuals also exhibited impaired immunity to mycobacterium, probably due to reduced production of the cytokine interferon-γ, a molecule not known to require RORC for its induction. Science , this issue p. 606

Significance The protein-coding exome of a patient with a monogenic disease contains about 20,000 variations, of which only one or two are disease causing. When attempting to select disease-causing candidate mutation(s), a challenge is to filter out as many false-positive (FP) variants as possible. In this study, we describe the gene damage index (GDI), a metric for the nonsynonymous mutational load in each protein-coding gene in the general population. We show that the GDI is an efficient gene-level method for filtering out FP variants in genes that are highly damaged in the general population.

Summary Inborn errors of human IFN-γ immunity underlie mycobacterial disease. We report a patient with mycobacterial disease due to an inherited deficiency of the transcription factor T-bet. This deficiency abolishes the expression of T-bet target genes, including IFNG , by altering chromatin accessibility and DNA methylation in CD4 + T cells. The patient has profoundly diminished counts of mycobacterial-reactive circulating NK, invariant NKT (iNKT), mucosal-associated invariant T (MAIT), and Vδ2 + γδ T lymphocytes, and of non-mycobacterial-reactive classic T H 1 lymphocytes, the remainders of which also produce abnormally low amounts of IFN-γ. Other IFN-γ-producing lymphocyte subsets however develop normally, but with low levels of IFN-γ production, with exception of Vδ2 − γδ T lymphocytes, which produce normal amounts of IFN-γ in response to non-mycobacterial stimulation, and non-classic T H 1 (T H 1*) lymphocytes, which produce IFN-γ normally in response to mycobacterial antigens. Human T-bet deficiency thus underlies mycobacterial disease by preventing the development of, and IFN-γ production by, innate (NK) and innate-like adaptive lymphocytes (iNKT, MAIT, and Vδ2 + γδ T cells), with mycobacterial-specific, IFN-γ-producing, purely adaptive αβ T H 1* cells unable to compensate for this deficit.

Abstract G6PC3 deficiency is a monogenic immunometabolic disorder that causes severe congenital neutropenia type 4. Patients display heterogeneous extra-hematological manifestations, contributing to delayed diagnosis. Here, we investigated the origin and functional consequence of the G6PC3 c.210delC variant found in patients of Mexican descent. Based on the shared haplotypes amongst mutation carriers, we estimated that this variant originated from a founder effect in a common ancestor. Furthermore, by ancestry analysis, we concluded that it appeared in the indigenous Mexican population. At the protein level, we showed that this frameshift mutation leads to an aberrant protein expression in overexpression and patient-derived Epstein-Barr Virus-immortalized B (EBV-B) cells. The neutropenia observed in G6PC3-deficient patients is driven by the intracellular accumulation of the metabolite 1,5-anhydroglucitol-6-phosphate (1,5-AG6P) that inhibits glycolysis. We characterized how the c.210delC variant impacts glycolysis by performing extracellular flux assays on patient-derived EBV-B cells. When treated with 1,5-anhydroglucitol (1,5-AG), the precursor to 1,5-AG6P, patient cells exhibited markedly reduced engagement of glycolysis. Finally, we compared the clinical presentation of patients with the mutation c.210delC and all other G6PC3-deficient patients reported in the literature, and we found that the c.210delC carriers display all prominent clinical features observed in prior patients. In conclusion, G6PC3 c.210delC is a loss-of-function mutation that arose from a founder effect in the indigenous Mexican population. These findings may facilitate the diagnosis of additional patients in this geographical area. Moreover, the in vitro 1,5-AG-dependent functional assay used in our study could be employed to assess the pathogenicity of additional G6PC3 variants.

Inborn Errors of Metabolism (IEM) and Immunity (IEI) are Mendelian diseases in which complex phenotypes and patient rarity can limit clinical annotations. Few genes are assigned to both IEM and IEI, but immunometabolic demands suggest functional overlap is underestimated. We applied CRISPR screens to test IEM genes for immunologic roles and IEI genes for metabolic effects and found considerable crossover. Analysis of IEM showed N-linked glycosylation and the de novo hexosamine synthesis enzyme, Gfpt1 , are critical for T cell expansion and function. Interestingly, Gfpt1 -deficient T H 1 cells were more affected than T H 17 cells, which had increased Nagk for salvage UDP-GlcNAc synthesis. Screening IEI genes showed the transcription factor Bcl11b promotes CD4 + T cell mitochondrial activity and Mcl1 expression necessary to prevent metabolic stress. These data illustrate a high degree of functional overlap of IEM and IEI genes and point to potential immunometabolic mechanisms for a previously unappreciated set of these disorders.Inborn errors of immunity and metabolism have greater overlap than previously known Gfpt1 deficiency causes an IEM but also selectively regulates T cell subset fate Loss of Bcl11b causes a T cell deficiency IEI but also harms mitochondrial function Many IEM may have immune defects and IEI may be driven by metabolic mechanisms.

Abstract Whole exome sequencing (WES) is commonly used to study monogenic diseases. The application of this sequencing technology has gained in popularity amongst clinicians and researchers as WES pricing has declined. The accumulation of WES data creates a need for a robust, flexible, scalable and easy-to-use analytics platform to allow researchers to gain biological insight from this genomic data. We present WebSeq, a self-contained server and web interface to facilitate intuitive analysis of WES data. WebSeq provides access to sophisticated tools and pipelines through a user-friendly and modern web interface. WebSeq has modules that support i) FASTQ to VCF conversion, ii) VCF to ANNOVAR 1 CSV conversion, iii) family-based analyses for Mendelian disease gene discovery, iv) cohort-wide gene enrichment analyses, (v) an automated IGV 2 browser, and (vi) a ‘virtual gene panel’ analysis module. WebSeq Pro, our expanded pipeline, also supports SNP genotype analyses such as ancestry inference and kinship testing. WebSeq Lite, our minimal pipeline, supports family-based analyses, cohort-wide gene enrichment analyses, and a virtual gene panel along with the IGV 2 browser module. We anticipate that the rigorous use of our web application will allow researchers to expedite discoveries from human genomic data 3 . WebSeq Lite, WebSeq, and WebSeq Pro are fully containerized using Docker 4 , run on all major operating systems, and are freely available for personal, academic, and non-profit use at http://bitly.ws/g6cn

Whipple’s disease (WD) strikes only a small minority of the individuals infected with Tropheryma whipplei (Tw). We studied a large multiplex kindred, containing four otherwise healthy WD patients and five healthy Tw carriers. We tested the hypothesis that WD follows autosomal dominant (AD) inheritance with age-dependent incomplete penetrance. By combining genome-wide linkage and whole exome sequencing, we identified a single very rare non-synonymous mutation in the four patients: the R98W variant of Interferon regulatory factor 4 (IRF4), a transcription factor with pleiotropic roles in immunity. The five Tw carriers were younger and heterozygous for R98W too. We showed that R98W was a loss-of-function allele and led to a distinctive pattern of transcription in heterozygous leukocytes following Tw stimulation. Finally, we found that IRF4 evolved under purifying selection and that R98W was not dominant-negative. Haploinsufficiency at the IRF4 locus in this kindred underlies WD with AD inheritance and age-dependent incomplete penetrance.