The gastrointestinal tract is lined by a layer of mucus comprised of highly glycosylated proteins called mucins. To evaluate the importance of mucin in intestinal carcinogenesis, we constructed mice genetically deficient in Muc2, the most abundant secreted gastrointestinal mucin. Muc2-/- mice displayed aberrant intestinal crypt morphology and altered cell maturation and migration. Most notably, the mice frequently developed adenomas in the small intestine that progressed to invasive adenocarcinoma, as well as rectal tumors. Thus, Muc2 is involved in the suppression of colorectal cancer.

Germ-line mutations in the human adenomatous polyposis coli (APC) gene result in familial adenomatous polyposis, an autosomal dominant disorder characterized by the early onset of multiple adenomatous polyps in the large bowel with a high likelihood of developing colorectal carcinomas. To understand the role of APC in intestinal tumor formation, we have introduced a chain-termination mutation in the 15th exon of the mouse Apc gene and employed it to modify the endogenous gene by homologous recombination in embryonic stem cells. Mice which are heterozygous for the Apc gene modification progressively develop intestinal tumors in a manner that is similar to that observed in patients with familial adenomatous polyposis and in mice which carry a mutation called multiple intestinal neoplasia (Min). Our results indicate that the Apc gene modification is a critical event in the initiation of intestinal tumor formation and results in an autosomal dominant predisposition toward development of spontaneous colonic and intestinal tumors in mice.

Abstract Autism spectrum disorder (ASD) is a complex neurodevelopmental disorder that causes a range of social communication and behavioral impairments. ASD typically manifests in young children, often with developmental delay or intellectual disabilities (DD/ID) as comorbidities. Accruing evidence indicates that ASD is highly heritable and genomewide studies on ASD cohorts have defined numerous genetic contributors. Notably, most of these studies have been performed with individuals of European and Hispanic ancestry and thus there is a paucity of genetic analyses of ASD in the East Asian population. Here, we performed whole-exome sequencing on 772 ASD trios from China, combining with a previous study of 369 Chinese ASD trios, to identify de novo variants in a total of 1141 ASD trios. We found that ASD probands without DD/ID carried less disruptive de novo variants, including protein-truncating and missense variants, than ASD with DD/ID. Surprisingly, we showed that expression of genes with de novo variants found in ASD probands without DD/ID were enriched in a specific group of neural progenitor cells, suggesting a potential mechanism underlying high-functioning autism. Importantly, some ASD risk genes from this study are not present in the current ASD gene database, suggesting that there are novel genetic contributors to ASD in East Asian populations. We validated one such novel ASD risk gene – SLC35G1 by showing that mice harboring heterozygous deletion of Slc35g1 exhibited defects in social interaction behaviors. Together, this work nominates novel ASD risk genes and indicates that ASD genetic studies in different geographic populations are essential to reveal the comprehensive genetic architecture of ASD.

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a late onset neurodegenerative disease with fast progression. Mutations of the CREST gene are identified in sporadic ALS patients via whole-exome sequencing. Whether CREST mutations may lead to ALS-like symptoms in animal models and molecular mechanisms underlying ALS pathogenesis caused by CREST mutations remained unclear. In this study, we showed that the ALS-related CREST-Q388X mutation exhibited loss-of-function effects. Importantly, we found that microglial activations are prevalent in CREST haploinsufficieny mice and the Q394X mice mimicking the human CREST Q388X mutation, which may be caused by upregulation expression of immune-related cytokines including Ccl2 and Cxcl10 in neurons lack of CREST. We showed that both CREST haploinsufficieny and the Q394X mice displayed motor deficits, confirming the causal connection between CREST and ALS. These findings indicate that elevated inflammatory responses in a subset of ALS may be caused by neuron-derived factors, suggesting potential therapeutic methods through inflammation pathways.

Abstract Autism spectrum disorder (ASD) is a highly heritable neurodevelopmental disorder, in which core symptoms are defects of social interaction and evidently repetitive behaviors. Although around 50-70 % of ASD patients have comorbidity of intellectual disabilities (ID) or developmental delay (DD), there are some ASD patients who exhibit only core symptoms but without ID/DD, raising the question whether there are genetic components and neural circuits specific for core symptoms of ASD. Here, by focusing on ASD patients who do not show compound ID or DD, we identified a de novo heterozygous gene-truncating mutation of the Sentrin-specific peptidase1 ( SENP1 ) gene, coding the small ubiquitin-like modifiers (SUMO) deconjugating enzyme, as a potentially new candidate gene for ASD. We found that Senp1 haploinsufficient mice exhibited core symptoms of autism such as deficits in social interaction and repetitive behaviors, but normal learning and memory ability. Moreover, we found that the inhibitory and excitatory synaptic functions were severely affected in the retrosplenial agranular (RSA) cortex of Senp1 haploinsufficient mice. Lack of Senp1 led to over SUMOylation and degradation of fragile X mental retardation protein (FMRP) proteins, which is coded by the FMR1 gene, also implicated in syndromic ASD. Importantly, re-introducing SENP1 or FMRP specifically in RSA fully rescued the defects of synaptic functions and core autistic-like symptoms of Senp1 haploinsufficient mice. Together, these results demonstrated that disruption of the SENP1-FMRP regulatory axis in the RSA may cause core autistic symptoms, which provide a candidate brain region of ASD for potential therapeutic intervene by neural modulation approaches.