Serotonin receptor 4 (5-HT4R) plays an important role in regulating mood, anxiety, and cognition, and drugs that activate this receptor have fast-acting antidepressant (AD)-like effects in preclinical models. However, 5-HT4R is widely expressed throughout the central nervous system (CNS) and periphery, making it a poor therapeutic target and difficult to pinpoint the cell types and circuits underlying its effects. Therefore, we generated a Cre-dependent 5-HT4R knockout mouse line to dissect the function of 5-HT4R in specific brain regions and cell types. We show that the loss of functional 5-HT4R specifically in the mature excitatory neurons of hippocampus led to robust AD-like behavioral responses and an elevation in baseline anxiety. 5-HT4R was necessary to maintain the proper excitability of mature dentate gyrus (DG) granule cells and cell type specific molecular profiling revealed a dysregulation of genes necessary for normal neural function and plasticity in cells lacking 5-HT4R. These adaptations were accompanied by an increase in the number of immature neurons in ventral, but not dorsal, dentate gyrus, indicating a broad impact of 5-HT4R loss on the local cellular environment. This study is the first to use conditional genetic targeting to demonstrate a direct role for hippocampal 5-HT4R signaling in modulating mood and anxiety. Our findings also underscore the need for cell type-based approaches to elucidate the complex action of neuromodulatory systems on distinct neural circuits.

Epigenetic dysregulation has emerged as an important etiological mechanism of neurodevelopmental disorders (NDDs). Pathogenic variation in epigenetic regulators can impair deposition of histone post-translational modifications leading to aberrant spatiotemporal gene expression during neurodevelopment. The male-specific lethal (MSL) complex is a prominent multi-subunit epigenetic regulator of gene expression and is responsible for histone 4 lysine 16 acetylation (H4K16ac). Using exome sequencing, here we identify a cohort of 25 individuals with heterozygous de novo variants in MSL complex member MSL2. MSL2 variants were associated with NDD phenotypes including global developmental delay, intellectual disability, hypotonia, and motor issues such as coordination problems, feeding difficulties, and gait disturbance. Dysmorphisms and behavioral and/or psychiatric conditions, including autism spectrum disorder, and to a lesser extent, seizures, connective tissue disease signs, sleep disturbance, vision problems, and other organ anomalies, were observed in affected individuals. As a molecular biomarker, a sensitive and specific DNA methylation episignature has been established. Induced pluripotent stem cells (iPSCs) derived from three members of our cohort exhibited reduced MSL2 levels. Remarkably, while NDD-associated variants in two other members of the MSL complex (MOF and MSL3) result in reduced H4K16ac, global H4K16ac levels are unchanged in iPSCs with MSL2 variants. Regardless, MSL2 variants altered the expression of MSL2 targets in iPSCs and upon their differentiation to early germ layers. Our study defines an MSL2-related disorder as an NDD with distinguishable clinical features, a specific blood DNA episignature, and a distinct, MSL2-specific molecular etiology compared to other MSL complex-related disorders.