PIK3C2A is a class II member of the phosphoinositide 3-kinase (PI3K) family that catalyzes the phosphorylation of phosphatidylinositol (PI) into PI(3)P and the phosphorylation of PI(4)P into PI(3,4)P2. We identified homozygous loss-of-function mutations in PIK3C2A in children from three independent consanguineous families with short stature, coarse facial features, cataracts with secondary glaucoma, multiple skeletal abnormalities, neurological manifestations, among other findings. Cellular studies of patient-derived fibroblasts found that they lacked PIK3C2A protein, had impaired cilia formation and function, and demonstrated reduced proliferative capacity. Collectively, the genetic and molecular data implicate mutations in PIK3C2A in a new Mendelian disorder of PI metabolism, thereby shedding light on the critical role of a class II PI3K in growth, vision, skeletal formation and neurological development. This discovery expands what is known about disorders of PI metabolism and helps unravel the role of PIK3C2A and class II PI3Ks in health and disease.

Background: The TUBA1A-associated tubulinopathy is clinically heterogeneous with brain malformations, microcephaly, developmental delay and epilepsy being the main clinical features. It is an autosomal dominant disorder mostly caused by de novo variants in TUBA1A. Results: In three individuals with developmental delay we identified heterozygous de novo missense variants in TUBA1A using exome sequencing. While the c.1307G>A, p.(Gly436Asp) variant was novel, the two variants c.518C>T, p.(Pro173Leu) and c.641G>A, p.(Arg214His) were previously described. We compared the variable phenotype observed in these individuals with a carefully conducted review of the current literature and identified 166 individuals, 146 born and 20 fetuses with a TUBA1A variant. In 107 cases with available clinical information we standardized the reported phenotypes according to the Human Phenotype Ontology. The most commonly reported features were developmental delay (98%), anomalies of the corpus callosum (96%), microcephaly (76%) and lissencephaly (70%), although reporting was incomplete in the different studies. We identified a total of 121 distinct variants, including 15 recurrent ones. Missense variants cluster in the C-terminal region around the most commonly affected amino acid position Arg402 (13.3%). In a three-dimensional protein modelling, 38.6% of all disease causing variants including those in the C-terminal region are predicted to affect binding of microtubule-associated proteins or motor proteins. Genotype-phenotype analysis for recurrent variants showed an overrepresentation of certain clinical features. However, individuals with these variants are often reported in the same publication. Conclusions: With 166 individuals, we present the most comprehensive phenotypic and genotypic standardized synopsis for clinical interpretation of TUBA1A variants. Despite this considerable number, a detailed genotype-phenotype characterization is limited by large inter-study variability in reporting.

Objective: Large deletions of chromosome 17q12 (17q12DS) or intragenic variants in HNF1B are associated with variable developmental, endocrine and renal anomalies, often already noted prenatally as hyperechogenic/cystic kidneys. Here, we describe pre- and postnatal phenotypes of seven individuals with HNF1B aberrations and compare their clinical and genetic data to previous studies. Methods: Prenatal sequencing and postnatal chromosomal microarray analysis was performed in seven individuals with renal and/or neurodevelopmental phenotypes. We evaluated HNF1B-related clinical features from 82 studies and reclassified 192 reported intragenic HNF1B variants. Results: In a prenatal case, we identified a novel in-frame deletion p.(Gly239del) within the HNF1B DNA binding domain, a mutational hotspot as demonstrated by spatial clustering analysis and high computational prediction scores. The six postnatally diagnosed individuals harbored 17q12 microdeletions of varying size. Literature screening revealed highly variable reporting of HNF1B-associated clinical traits. Overall, developmental delay was more frequent in 17q12DS carriers, although both mutation groups showed a high phenotypic heterogeneity. The reclassification of all previously reported intragenic HNF1B variants provided an up-to-date overview of the mutational spectrum. Conclusions: We highlight the value of prenatal HNF1B screening in renal developmental diseases. Standardized clinical reporting and systematic classification of HNF1B variants is necessary for a more accurate risk quantification of pre- and postnatal clinical features, improving genetic counseling and prenatal decision-making.

Abstract Intercortical connectivity is important for higher cognitive brain functions by providing the basis for integrating information from both hemispheres. We show that ablation of the neurodevelopmental disorder associated bHLH factor Tcf4 results in complete loss of forebrain commissural systems in mice. Applying a new bioinformatic strategy integrating transcription factor expression levels and regulon activities from single cell RNA-sequencing data predicted a TCF-4 interacting transcription factor network in intercortical projection neurons regulating commissure formation. This network comprises a number of regulators previously linked to the pathogenesis of intellectual disability, autism-spectrum disorders and schizophrenia, e.g. Foxg1, Sox11 and Brg1 . Furthermore, we demonstrate that TCF-4 and SOX11 biochemically interact and cooperatively control commissure formation in vivo , and regulate the transcription of genes implied in this process. Our study provides a regulatory transcriptional network for the development of interhemispheric connectivity with potential pathophysiological relevance in neurodevelopmental disorders.

Abstract Exfoliation syndrome (XFS) is an age-related systemic disorder characterized by excessive production and progressive accumulation of abnormal extracellular material, with pathognomonic ocular manifestations. It is the most common cause of secondary glaucoma, resulting in widespread global blindness. We performed Transcriptomic Wide Association Studies (TWAS) using PrediXcan models trained in 48 GTEx tissues to identify genetically- determined gene expression changes associated with XFS risk, leveraging on results from a global GWAS that included 123,457 individuals from 24 countries. We observed twenty-eight genes in a three-Megabase chr15q22-25 region that showed statistically significant associations, which were further whittled down to ten genes after additional statistical validations. In experimental analysist of these ten genes, mRNA transcript levels for ARID3B, CD276, LOXL1, NEO1, SCAMP2, and UBL7 were significantly decreased in iris tissues from XFS patients compared to control samples. Genes with genetically determined expression changes in XFS were significantly enriched for genes associated with inflammatory conditions. We further explored the health consequences of high susceptibility to XFS using a large electronic health record and observed a higher incidence of XFS comorbidity with inflammatory and connective tissue diseases. Our results implicate a role for connective tissues and inflammation in the etiology of XFS. Targeting the inflammatory pathway may be a potential therapeutic option to reduce progression in XFS.

ABSTRACT High-impact pathogenic variants in more than 1,000 protein-coding genes cause Mendelian forms of neurodevelopmental disorders (NDD), including the newly reported AGO2 gene. This study describes the molecular and clinical characterization of 28 probands with NDD harboring heterozygous AGO1 coding variants. De novo status was always confirmed when parents were available (26/28). A total of 15 unique variants leading to amino acid changes or deletions were identified: 12 missense variants, two in-frame deletions of one codon, and one canonical splice variant leading to a deletion of two amino acid residues. Some variants were recurrently identified in several unrelated individuals: p.(Phe180del), p.(Leu190Pro), p.(Leu190Arg), p.(Gly199Ser), p.(Val254Ile) and p.(Glu376del). AGO1 encodes the Argonaute 1 protein, which functions in gene-silencing pathways mediated by small non-coding RNAs. Three-dimensional protein structure predictions suggest that these variants might alter the flexibility of the AGO1 linkers domains, which likely would impair its function in mRNA processing. Affected individuals present with intellectual disability of varying severity, as well as speech and motor delay, autistic behavior and additional behavioral manifestations. Our study establishes that de novo coding variants in AGO1 are involved in a novel monogenic form of NDD, highly similar to AGO2 phenotype.