Abstract Congenital myasthenic syndrome-22 (CMS22) is a rare genetic disorder caused by mutations in the prolyl endopeptidase-like ( PREPL ) gene. Since previous reports only described patients with deletions and nonsense mutations in PREPL , nothing is known about the effect of missense mutations in the pathology of CMS22. In this study, we have characterized missense mutations in PREPL in three CMS22 patients, all with hallmark phenotypes. Biochemical evaluation revealed that these missense mutations do not impair hydrolase activity, thereby challenging the conventional diagnostic criteria. Structural analysis shows that the mutations affect regions most likely involved in intra-protein or protein-protein interactions. Indeed, binding to a selected group of known interactors was differentially reduced for the three mutants. The importance of non-hydrolytic functions of PREPL was investigated in catalytically inactive PREPL p.Ser559Ala cell lines which showed that hydrolytic activity of PREPL is needed for normal mitochondrial function but not for regulating AP1-mediated transport in the trans-Golgi network. In conclusion, these studies show that CMS22 can be caused not only by deletion and truncation of PREPL but also by missense mutations that do not necessarily result in a loss of hydrolytic activity of PREPL. Graphical abstract

Loss of prolyl endopeptidase–like (PREPL) encoding a serine hydrolase with (thio)esterase activity leads to the recessive metabolic disorder Congenital Myasthenic Syndrome–22 (CMS22). It is characterized by severe neonatal hypotonia, feeding problems, growth retardation, and hyperphagia leading to rapid weight gain later in childhood. The phenotypic similarities with Prader–Willi syndrome (PWS) are striking, suggesting that similar pathways are affected. The aim of this study was to identify changes in the hypothalamic–pituitary axis in mouse models for both disorders and to examine mitochondrial function in skin fibroblasts of patients and knockout cell lines. We have demonstrated that Prepl is downregulated in the brains of neonatal PWS–IC-p/+m mice. In addition, the hypothalamic-pituitary axis is similarly affected in both Prepl-/- and PWS–IC-p/+m mice resulting in defective orexigenic signaling and growth retardation. Furthermore, we demonstrated that mitochondrial function is altered in PREPL knockout HEK293T cells and can be rescued with the supplementation of coenzyme Q10. Finally, PREPL–deficient and PWS patient skin fibroblasts display defective mitochondrial bioenergetics. The mitochondrial dysfunction in PWS fibroblasts can be rescued by overexpression of PREPL. In conclusion, we provide the first molecular links between CMS22 and PWS, raising the possibility that PREPL substrates might become therapeutic targets for treating both disorders.