Winchester syndrome (WS, MIM #277950) is an extremely rare autosomal recessive skeletal dysplasia characterized by progressive joint destruction and osteolysis. To date, only one missense mutation in MMP14, encoding the membrane-bound matrix metalloprotease 14, has been reported in WS patients. Here, we report a novel hypomorphic MMP14 p.Arg111His (R111H) allele, associated with a mitigated form of WS. Functional analysis demonstrated that this mutation, in contrast to previously reported human and murine MMP14 mutations, does not affect MMP14's transport to the cell membrane. Instead, it partially impairs MMP14's proteolytic activity. This residual activity likely accounts for the mitigated phenotype observed in our patients. Based on our observations as well as previously published data, we hypothesize that MMP14's catalytic activity is the prime determinant of disease severity. Given the limitations of our in vitro assays in addressing the consequences of MMP14 dysfunction, we generated a novel mmp14a/b knockout zebrafish model. The fish accurately reflected key aspects of the WS phenotype including craniofacial malformations, kyphosis, short-stature and reduced bone density due to defective collagen remodeling. Notably, the zebrafish will be a valuable tool for developing novel therapeutic approaches to a devastating bone disorder.

Objective: Repeat expansions in RFC1 and DAB1 have recently been identified as causing cerebellar ataxia, neuropathy, and vestibular areflexia syndrome (CANVAS) and spinocerebellar ataxia 37 (SCA37), respectively. We evaluated the prevalence of these repeat-expansions in an undiagnosed ataxia cohort from the United States. Methods: A cohort of 596 patients with undiagnosed familial or sporadic cerebellar ataxia were evaluated at a tertiary referral ataxia center and excluded for common genetic causes of cerebellar ataxia. Patients were then screened for the presence of pathogenic repeat expansions in RFC1 (AAGGG) and DAB1 (ATTTC) using fluorescent repeat primed polymerase chain reaction (RP-PCR). Two additional undiagnosed ataxia cohorts from different centers, totaling 96 and 13 patients respectively, were subsequently screened for RFC1 resulting in a combined 705 subjects tested. Results: In the initial cohort, 42 samples were identified with one expanded allele in the RFC1 gene (7.0%), and 9 had two expanded alleles (1.5%). For the additional cohorts, we found 12 heterozygous samples (12.5%) and 7 biallelic samples (7.3%) in the larger cohort, and 1 heterozygous sample (7.7%) and 3 biallelic samples (23%) in the second. In total, 19 patients were identified with biallelic repeat expansions in RFC1 (2.7%). Of these 19 patients, 6 (32%) had a clinical diagnosis of CANVAS, 10 had cerebellar ataxia with neuropathy (53%), and 3 had spinocerebellar ataxia (16%). No patients were identified with expansions in the DAB1 gene. Conclusion: In a large undiagnosed ataxia cohort from the United States, biallelic pathogenic repeat expansion in RFC1 was observed in 2.7%. Testing should be strongly considered in ataxia patients, especially those with CANVAS or neuropathy.