Structural variants (SVs), including large deletions, duplications, inversions, translocations, and more complex events have the potential to disrupt gene function resulting in rare disease. Nevertheless, current pipelines and clinical decision support systems for exome sequencing (ES) tend to focus on small alterations such as single nucleotide variants (SNVs) and insertions-deletions shorter than 50 base pairs (indels). Additionally, detection and interpretation of large copy-number variants (CNVs) are frequently performed. However, detection of other types of SVs in ES data is hampered by the difficulty of identifying breakpoints in off-target (intergenic or intronic) regions, which makes robust identification of SVs challenging. In this paper, we demonstrate the utility of SV calling in ES resulting in a diagnostic yield of 0.4% (23 out of 5825 probands) for a large cohort of unsolved patients collected by the Solve-RD consortium. Remarkably, 8 out of 23 pathogenic SV were not found by comprehensive read-depth-based CNV analysis, resulting in a 0.13% increased diagnostic value.

Mutations that alter signaling of RAS/MAPK-family proteins give rise to a group of Mendelian diseases known as RASopathies, but the matrix of genotype-phenotype relationships is still incomplete, in part because there are many RAS-related proteins, and in part because the phenotypic consequences may be variable and/or pleiotropic. Here, we describe a cohort of ten cases, drawn from six clinical sites and over 16,000 sequenced probands, with de novo protein-altering variation in RALA, a RAS-like small GTPase. All probands present with speech and motor delays, and most have intellectual disability, low weight, short stature, and facial dysmorphism. The observed rate of de novo RALA variants in affected probands is significantly higher (p=4.93 x 10-11) than expected from the estimated mutation rate. Further, all de novo variants described here affect conserved residues within the GTP/GDP-binding region of RALA; in fact, six alleles arose at only two codons, Val25 and Lys128. We directly assayed GTP hydrolysis and RALA effector-protein binding, and all but one tested variant significantly reduced both activities. The one exception, S157A, reduced GTP hydrolysis but significantly increased RALA-effector binding, an observation similar to that seen for oncogenic RAS variants. These results show the power of data sharing for the interpretation and analysis of rare variation, expand the spectrum of molecular causes of developmental disability to include RALA, and provide additional insight into the pathogenesis of human disease caused by mutations in small GTPases.