Human Protein Reference Database (HPRD) is an object database that integrates a wealth of information relevant to the function of human proteins in health and disease. Data pertaining to thousands of protein-protein interactions, posttranslational modifications, enzyme/substrate relationships, disease associations, tissue expression, and subcellular localization were extracted from the literature for a nonredundant set of 2750 human proteins. Almost all the information was obtained manually by biologists who read and interpreted >300,000 published articles during the annotation process. This database, which has an intuitive query interface allowing easy access to all the features of proteins, was built by using open source technologies and will be freely available at http://www.hprd.org to the academic community. This unified bioinformatics platform will be useful in cataloging and mining the large number of proteomic interactions and alterations that will be discovered in the postgenomic era.

The Sturge–Weber syndrome is a sporadic congenital neurocutaneous disorder characterized by a port-wine stain affecting the skin in the distribution of the ophthalmic branch of the trigeminal nerve, abnormal capillary venous vessels in the leptomeninges of the brain and choroid, glaucoma, seizures, stroke, and intellectual disability. It has been hypothesized that somatic mosaic mutations disrupting vascular development cause both the Sturge–Weber syndrome and port-wine stains, and the severity and extent of presentation are determined by the developmental time point at which the mutations occurred. To date, no such mutation has been identified.

Abstract

 Synaptic vesicles are proposed to dock at the presynaptic plasma membrane through the interaction of two integral membrane proteins of synaptic vesicles, VAMP and synaptotagmin, and two plasma membrane proteins, syntaxin and SNAP-25. We have characterized the binding properties of these proteins and observed SNAP-25 potentiation of VAMP 2 binding to syntaxins la and 4 but not syntaxins 2 or 3. n-sec1, a neuron-specific syntaxin-binding protein, bound syntaxin with nanomolar affinity, forming a complex that is distinct from the previously identified 7S and 20S syntaxin-containing complexes. This suggests that syntaxin exists in at least three states: bound to n-sec1, in a 7S particle, and in a 20S particle. Recombinant n-secl inhibited VAMP or SNAP-25 binding to syntaxin. We propose that the specific associations of VAMP, SNAP-25, and syntaxin mediate vesicle docking and that a syntaxin/n-sec1 complex precedes and/or regulates formation of these complexes.

The antitumorigenic activity of antioxidants has been presumed to arise from their ability to squelch DNA damage and genomic instability mediated by reactive oxygen species (ROS). Here, we report that antioxidants inhibited three tumorigenic models in vivo. Inhibition of a MYC-dependent human B lymphoma model was unassociated with genomic instability but was linked to diminished hypoxia-inducible factor (HIF)-1 levels in a prolyl hydroxylase 2 and von Hippel-Lindau protein-dependent manner. Ectopic expression of an oxygen-independent, stabilized HIF-1 mutant rescued lymphoma xenografts from inhibition by two antioxidants: N-acetylcysteine and vitamin C. These findings challenge the paradigm that antioxidants diminish tumorigenesis primarily through decreasing DNA damage and mutations and provide significant support for a key antitumorigenic effect of diminishing HIF levels.

Background: Studies examining the brains of individuals with autism have identified anatomic and pathologic changes in regions such as the cerebellum and hippocampus. Little, if anything, is known, however, about the molecules that are involved in the pathogenesis of this disorder. Objective: To identify genes with abnormal expression levels in the cerebella of subjects with autism. Method: Brain samples from a total of 10 individuals with autism and 23 matched controls were collected, mainly from the cerebellum. Two cDNA microarray technologies were used to identify genes that were significantly up- or downregulated in autism. The abnormal mRNA or protein levels of several genes identified by microarray analysis were investigated using PCR with reverse transcription and Western blotting. α-Amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazoleproprionic acid (AMPA)- and NMDA-type glutamate receptor densities were examined with receptor autoradiography in the cerebellum, caudate-putamen, and prefrontal cortex. Results: The mRNA levels of several genes were significantly increased in autism, including excitatory amino acid transporter 1 and glutamate receptor AMPA 1, two members of the glutamate system. Abnormalities in the protein or mRNA levels of several additional molecules in the glutamate system were identified on further analysis, including glutamate receptor binding proteins. AMPA-type glutamate receptor density was decreased in the cerebellum of individuals with autism (p < 0.05). Conclusions: Subjects with autism may have specific abnormalities in the AMPA-type glutamate receptors and glutamate transporters in the cerebellum. These abnormalities may be directly involved in the pathogenesis of the disorder.

Nitric oxide (NO) inhibits vascular inflammation, but the molecular basis for its anti-inflammatory properties is unknown. We show that NO inhibits exocytosis of Weibel-Palade bodies, endothelial granules that mediate vascular inflammation and thrombosis, by regulating the activity of N-ethylmaleimide-sensitive factor (NSF). NO inhibits NSF disassembly of soluble NSF attachment protein receptor (SNARE) complexes by nitrosylating critical cysteine residues of NSF. NO may regulate exocytosis in a variety of physiological processes, including vascular inflammation, neurotransmission, thrombosis, and cytotoxic T lymphocyte cell killing.

We have identified n-Sec1, a rat brain homolog of the yeast Sec1p protein that participates in the constitutive secretory pathway between the Golgi apparatus and the plasma membrane. The rat brain cDNA is predicted to encode a 68-kDa protein with 65% amino acid identity to Drosophila rop, 59% identity to Caenorhabditis elegans unc-18, and 27% identity to Saccharomyces cerevisiae Sec1p. By RNA blot analysis, n-Sec1 mRNA expression is neural-specific. An anti-peptide antiserum directed against the n-Sec1 carboxyl terminus detects a 68-kDa protein in rat brain cytosol and membranes, but not in peripheral tissues. In the presence of syntaxin 1a, a plasma membrane protein implicated in synaptic vesicle docking, n-Sec1 becomes membrane-associated. n-Sec1 binds to syntaxin 1a, 2, and 3 fusion proteins coupled to agarose beads, but not to syntaxin 4 fusion protein or beads coupled to a variety of other proteins. These findings indicate that n-Sec1 is a neural-specific, syntaxin-binding protein that may participate in the regulation of synaptic vesicle docking and fusion.

Acyl-coenzyme A synthetases (ACSs) catalyze the fundamental, initial reaction in fatty acid metabolism. "Activation" of fatty acids by thioesterification to CoA allows their participation in both anabolic and catabolic pathways. The availability of the sequenced human genome has facilitated the investigation of the number of ACS genes present. Using two conserved amino acid sequence motifs to probe human DNA databases, 26 ACS family genes/proteins were identified. ACS activity in either humans or rodents was demonstrated previously for 20 proteins, but 6 remain candidate ACSs. For two candidates, cDNA was cloned, protein was expressed in COS-1 cells, and ACS activity was detected. Amino acid sequence similarities were used to assign enzymes into subfamilies, and subfamily assignments were consistent with acyl chain length preference. Four of the 26 proteins did not fit into a subfamily, and bootstrap analysis of phylograms was consistent with evolutionary divergence. Three additional conserved amino acid sequence motifs were identified that likely have functional or structural roles. The existence of many ACSs suggests that each plays a unique role, directing the acyl-CoA product to a specific metabolic fate. Knowing the full complement of ACS genes in the human genome will facilitate future studies to characterize their specific biological functions.

Abstract Post-zygotic mutations incurred during DNA replication, DNA repair, and other cellular processes lead to somatic mosaicism. Somatic mosaicism is an established cause of various diseases, including cancers. However, detecting mosaic variants in DNA from non-cancerous somatic tissues poses significant challenges, particularly if the variants only are present in a small fraction of cells. Here, the Brain Somatic Mosaicism Network conducted a coordinated, multi-institutional study to: (i) examine the ability of existing methods to detect simulated somatic single nucleotide variants (SNVs) in DNA mixing experiments; (ii) generate multiple replicates of whole genome sequencing data from the dorsolateral prefrontal cortex, other brain regions, dura mater, and dural fibroblasts of a single neurotypical individual; (iii) devise strategies to discover somatic SNVs; and (iv) apply various approaches to validate somatic SNVs. These efforts led to the identification of 43 bona fide somatic SNVs that ranged in variant allele fractions from ~0.005 to ~0.28. Guided by these results, we devised best practices for calling mosaic SNVs from 250X whole genome sequencing data in the accessible portion of the human genome that achieve 90% specificity and sensitivity. Finally, we demonstrated that analysis of multiple bulk DNA samples from a single individual allows the reconstruction of early developmental cell lineage trees. Thus, this study provides a unified set of best practices to detect somatic SNVs in non-cancerous tissues. The data and methods are freely available to the scientific community and should serve as a guide to assess the contributions of somatic SNVs to neuropsychiatric diseases.

Abstract Reduced representation methylation analysis utilizes a subset of CpGs in order to report the overall methylation status of the probed genomic regions. Here, we use this concept in order to create fluorescent optical methylation profiles along chromosomal DNA molecules for epigenetic profiling. Reduced representation optical methylation mapping (R 2 OM 2 ) in combination with Bionano Genomics next generation genome mapping (NGM) technology provides a hybrid genetic/epigenetic genome map of individual chromosome segments spanning hundreds of kilobase pairs (kbp). These long reads, along with the single-molecule resolution, allow for epigenetic variation calling and methylation analysis of large structural aberrations such as pathogenic macrosatellite arrays not accessible to single-cell next generation sequencing (NGS). We show that in addition to the inherent long-read benefits of R 2 OM 2 , it provides genomic methylation patterns comparable to whole genome bisulfite sequencing (WGBS) while retaining single-molecule information. The method is applied here to detect methylation along genes, around regulatory histone marks and to study facioscapulohumeral muscular dystrophy (FSHD), simultaneously recording the haplotype, copy number and methylation status of the disease-associated, highly repetitive locus onchromosome 4q.