We report the diagnostic yield of whole-exome sequencing (WES) in 3,040 consecutive cases at a single clinical laboratory.WES was performed for many different clinical indications and included the proband plus two or more family members in 76% of cases.The overall diagnostic yield of WES was 28.8%. The diagnostic yield was 23.6% in proband-only cases and 31.0% when three family members were analyzed. The highest yield was for patients who had disorders involving hearing (55%, N = 11), vision (47%, N = 60), the skeletal muscle system (40%, N = 43), the skeletal system (39%, N = 54), multiple congenital anomalies (36%, N = 729), skin (32%, N = 31), the central nervous system (31%, N = 1,082), and the cardiovascular system (28%, N = 54). Of 2,091 cases in which secondary findings were analyzed for 56 American College of Medical Genetics and Genomics-recommended genes, 6.2% (N = 129) had reportable pathogenic variants. In addition to cases with a definitive diagnosis, in 24.2% of cases a candidate gene was reported that may later be reclassified as being associated with a definitive diagnosis.Our experience with our first 3,040 WES cases suggests that analysis of trios significantly improves the diagnostic yield compared with proband-only testing for genetically heterogeneous disorders and facilitates identification of novel candidate genes.Genet Med 18 7, 696-704.

SUMMARY The heterogeneous complexes comprising the family of Polycomb Repressive Complex 1 (PRC1) are instrumental to establishing facultative heterochromatin that is repressive to transcription. Yet, two PRC1 species, PRC1.3 and PRC1.5, are known to comprise novel components, AUTS2, P300, and CK2 that convert this repressive function to that of transcription activation. Here, we report that patients harboring mutations in the HX repeat domain of AUTS2 exhibit defects in AUTS2 and P300 interaction as well as a developmental disorder reflective of Rubinstein-Taybi syndrome, which is mostly associated with a heterozygous pathogenic variant in CREBBP/EP300 . As well, the absence of AUTS2 gives rise to a mis-regulation of a subset of developmental genes and curtails motor neuron differentiation from embryonic stem cells in the context of a well-defined system. Moreover, the transcription factor, Nuclear Respiratory Factor 1 (NRF1) exhibits a novel and integral role in this aspect of the neurodevelopmental process, being required for PRC1.3 recruitment to chromatin.

Defects in histone methyltransferases (HMTs) are major contributing factors in neurodevelopmental disorders (NDDs). Heterozygous variants of SETD1A involved in histone H3 lysine 4 (H3K4) methylation were previously identified in individuals with schizophrenia. Here, we define the clinical features of the Mendelian syndrome associated with haploinsufficiency of SETD1A by investigating 15 predominantly pediatric individuals who all have de novo SETD1A variants. These individuals present with a core set of symptoms comprising global developmental delay and/or intellectual disability, subtle facial dysmorphisms, behavioral and psychiatric problems. We examined cellular phenotypes in three patient derived lymphoblastoid cell lines with three variants: p.Gly535Alafs*12, c.4582-2_4582delAG, and p.Tyr1499Asp. These patient cell lines displayed DNA damage repair defects that were comparable to previously observed RNAi-mediated depletion of SETD1A . This suggested that these variants, including the p.Tyr1499Asp in the catalytic SET domain, behave as Loss-of-Function (LoF) alleles. Previous studies demonstrated a role for SETD1A in cell cycle control and differentiation. However, individuals with SETD1A variants do not show major structural brain defects or severe microcephaly, suggesting that defective proliferation and differentiation of neural progenitors is unlikely the single underlying cause of the disorder. We show here that the Drosophila Melanogaster SETD1A orthologue is required in postmitotic neurons of the fly brain for normal memory, suggesting a role in post development neuronal function. Together, this study defines a neurodevelopmental disorder caused by dominant de novo LoF variants in SETD1A and further supports a role for H3K4 methyltransferases in the regulation of neuronal processes underlying normal cognitive functioning.