DNA polymerase subunit gamma (POLG) deficiency is likely the most frequent cause of nuclear-encoded mitochondrial disorders.

The Neuro-Oncological Ventral Antigen 2 NOVA2 protein is a major factor regulating neuron specific alternative splicing, previously associated with an acquired neurologic condition, the paraneoplastic opsoclonus-myoclonus ataxia (POMA). We report here six individuals with de novo frameshift variants in the NOVA2 gene affected with a severe neurodevelopmental disorder characterized by intellectual disability (ID), motor and speech delay, autistic features, hypotonia, feeding difficulties, spasticity or ataxic gait and abnormal brain MRI. The six variants lead to the same reading frame, adding a common 133 aa long proline rich C-terminus part instead of the last KH RNA binding domain. We detected forty-one genes differentially spliced after NOVA2 inactivation in human neural cells. The mutant NOVA2 protein shows decreased ability to bind a target RNA, to regulate specific splicing events and to rescue the phenotype of altered retinotectal axonal pathfinding induced by loss of NOVA2 ortholog in zebrafish. Our results suggest a partial loss-of-function mechanism rather than a full heterozygous loss of function, although a specific contribution of the novel C terminal extension cannot be excluded on the basis of the genetic findings.

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.