Mutations in the profilin 1 (PFN1) gene, which is crucial for the conversion of monomeric to filamentous actin, can cause familial amyotrophic lateral sclerosis, suggesting that alterations in cytoskeletal pathways contribute to disease pathogenesis. In nearly half of the familial cases of the neurodegenerative disorder amyotrophic lateral sclerosis (ALS), the genetic basis remains unknown. These authors show that mutations in the profilin 1 (PFN1) gene, which is essential for the conversion of monomeric to filamentous actin, can cause familial ALS. The available data suggest that alterations in cytoskeletal pathways contribute to the pathogenesis of ALS. The observation of PFN1 mutations in ALS has immediate implications for diagnostic testing of familial ALS cases and provides a novel potential target for the treatment of ALS. Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a late-onset neurodegenerative disorder resulting from motor neuron death. Approximately 10% of cases are familial (FALS), typically with a dominant inheritance mode. Despite numerous advances in recent years1,2,3,4,5,6,7,8,9, nearly 50% of FALS cases have unknown genetic aetiology. Here we show that mutations within the profilin 1 (PFN1) gene can cause FALS. PFN1 is crucial for the conversion of monomeric (G)-actin to filamentous (F)-actin. Exome sequencing of two large ALS families showed different mutations within the PFN1 gene. Further sequence analysis identified 4 mutations in 7 out of 274 FALS cases. Cells expressing PFN1 mutants contain ubiquitinated, insoluble aggregates that in many cases contain the ALS-associated protein TDP-43. PFN1 mutants also display decreased bound actin levels and can inhibit axon outgrowth. Furthermore, primary motor neurons expressing mutant PFN1 display smaller growth cones with a reduced F/G-actin ratio. These observations further document that cytoskeletal pathway alterations contribute to ALS pathogenesis.

Despite substantial progress, causal variants are identified only for a minority of familial Parkinson's disease (PD) cases, leaving high-risk pathogenic variants unidentified

Abstract Excitotoxic levels of glutamate represent a physiological stress that is strongly linked to amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and other neurological disorders. Emerging evidence indicates a role for neurodegenerative disease linked RNA-binding proteins (RBPs) in the cellular stress response. However, the relationships between excitotoxicity, RBP function and pathology have not been explored. Here, we found that excitotoxicity induced the translocation of select ALS-linked RBPs from the nucleus to the cytoplasm within neurons. RBPs affected by excitotoxicity include TAR DNA-binding protein 43 (TDP-43) and, most robustly, fused in sarcoma/translocated in liposarcoma (FUS/TLS). FUS translocation occurs through a calcium-dependent mechanism and coincides with striking alterations in nucleocytoplasmic transport. Further, glutamate-induced upregulation of Gria2 in neurons was dependent on FUS expression, consistent with a functional role for FUS under excitotoxic stress. These findings reveal a link between prominent factors in neurodegenerative disease, namely excitotoxicity, disease-associated RBPs and nucleocytoplasmic transport.