Abstract Summary Structural Variations (SV) are a major source of variability in the human genome that shaped its actual structure during evolution. Moreover, many human diseases are caused by SV, highlighting the need to accurately detect those genomic events but also to annotate them and assist their biological interpretation. Therefore, we developed AnnotSV that compiles functionally, regulatory and clinically relevant information and aims at providing annotations useful to (i) interpret SV potential pathogenicity and (ii) filter out SV potential false positive. In particular, AnnotSV reports heterozygous and homozygous counts of single nucleotide variations (SNVs) and small insertions/deletions called within each SV for the analyzed patients, this genomic information being extremely useful to support or question the existence of an SV. We also report the computed allelic frequency relative to overlapping variants from DGV (MacDonald et al., 2014), that is especially powerful to filter out common SV. To delineate the strength of AnnotSV, we annotated the 4751 SV from one sample of the 1000 Genomes Project, integrating the sample information of four million of SNV/indel, in less than 60 s. Availability and implementation AnnotSV is implemented in Tcl and runs in command line on all platforms. The source code is available under the GNU GPL license. Source code, README and Supplementary data are available at http://lbgi.fr/AnnotSV/. Supplementary information Supplementary data are available at Bioinformatics online.

Background

 Intellectual disability (ID) is characterised by an extreme genetic heterogeneity. Several hundred genes have been associated to monogenic forms of ID, considerably complicating molecular diagnostics. Trio-exome sequencing was recently proposed as a diagnostic approach, yet remains costly for a general implementation. 

Methods

 We report the alternative strategy of targeted high-throughput sequencing of 217 genes in which mutations had been reported in patients with ID or autism as the major clinical concern. We analysed 106 patients with ID of unknown aetiology following array-CGH analysis and other genetic investigations. Ninety per cent of these patients were males, and 75% sporadic cases. 

Results

 We identified 26 causative mutations: 16 in X-linked genes (ATRX, CUL4B, DMD, FMR1, HCFC1, IL1RAPL1, IQSEC2, KDM5C, MAOA, MECP2, SLC9A6, SLC16A2, PHF8) and 10 de novo in autosomal-dominant genes (DYRK1A, GRIN1, MED13L, TCF4, RAI1, SHANK3, SLC2A1, SYNGAP1). We also detected four possibly causative mutations (eg, in NLGN3) requiring further investigations. We present detailed reasoning for assigning causality for each mutation, and associated patients’ clinical information. Some genes were hit more than once in our cohort, suggesting they correspond to more frequent ID-associated conditions (KDM5C, MECP2, DYRK1A, TCF4). We highlight some unexpected genotype to phenotype correlations, with causative mutations being identified in genes associated to defined syndromes in patients deviating from the classic phenotype (DMD, TCF4, MECP2). We also bring additional supportive (HCFC1, MED13L) or unsupportive (SHROOM4, SRPX2) evidences for the implication of previous candidate genes or mutations in cognitive disorders. 

Conclusions

 With a diagnostic yield of 25% targeted sequencing appears relevant as a first intention test for the diagnosis of ID, but importantly will also contribute to a better understanding regarding the specific contribution of the many genes implicated in ID and autism.

Abstract The rise of pangenomic molecular assays allowed uncovering complex rearrangements named chromoanagenesis that were hypothesized to result from catastrophic shattering events. Constitutional cases have typically been reported individually preventing identification of common features and uncovering the mechanisms at play. We characterized 20 new chromoanagenesis and discovered yet undescribed features. While literature differentiates chromothripsis and its shattering event repaired through non-homologous end joining from chromoanasynthesis born to aberrant replicative processes, we identified shattered chromosomes repaired through a combination of mechanisms. In particular, three samples present with “rearrangement hubs” comprising a fragmented kilobase-long sequence threaded throughout the rearrangement. To assess the mechanisms at play, we merged our data with those of 20 published constitutional complex chromosomal rearrangement cases. We evaluated if the distribution of their 1032 combined breakpoints was distinctive using bootstrap simulations and found that breakpoints tend to keep away from haplosensitive genes suggesting selective pressure. We then compared their distribution with that of 13,310 and 468 breakpoints of cancer complex chromosomal rearrangements and constitutional simple rearrangement samples, respectively. Both complex rearrangement groups showed breakpoint enrichment in late replicating regions suggesting similar origins for constitutional and cancer cases. Simple rearrangement breakpoints but not complex ones were depleted from lamina-associated domains (LADs), possibly as a consequence of reduced mobility of DNA ends bound to lamina. The enrichment of breakpoints in late-replicating chromatin for both constitutional and cancer chromoanagenesis provides an orthogonal support to the premature chromosome condensation hypothesis that was put forward to explain chromoanagenesis .