MENX is a recessive multiple endocrine neoplasia-like syndrome in the rat. The tumor spectrum in MENX overlaps those of human multiple endocrine neoplasia (MEN) types 1 and 2. We mapped the MenX locus to the distal part of rat chromosome 4, excluding the homologs of the genes responsible for the MEN syndromes ( RET and MEN1 ) and syndromes with an endocrine tumor component ( VHL and NF1 ). We report the fine mapping of the disease locus and the identification of a homozygous frameshift mutation in Cdkn1b , encoding the cyclin-dependent kinase inhibitor p27 Kip1 . As a consequence of the mutation, MENX-affected rats show dramatic reduction in p27 Kip1 protein. We have identified a germ-line nonsense mutation in the human CDKN1B gene in a MEN1 mutation-negative patient presenting with pituitary and parathyroid tumors. Expanded pedigree analysis shows that the mutation is associated with the development of an MEN1-like phenotype in multiple generations. Our findings demonstrate that germ-line mutations in p27 Kip1 can predispose to the development of multiple endocrine tumors in both rats and humans.

It has been proposed that two amino acid substitutions in the transcription factor FOXP2 have been positively selected during human evolution due to effects on aspects of speech and language. Here, we introduce these substitutions into the endogenous Foxp2 gene of mice. Although these mice are generally healthy, they have qualitatively different ultrasonic vocalizations, decreased exploratory behavior and decreased dopamine concentrations in the brain suggesting that the humanized Foxp2 allele affects basal ganglia. In the striatum, a part of the basal ganglia affected in humans with a speech deficit due to a nonfunctional FOXP2 allele, we find that medium spiny neurons have increased dendrite lengths and increased synaptic plasticity. Since mice carrying one nonfunctional Foxp2 allele show opposite effects, this suggests that alterations in cortico-basal ganglia circuits might have been important for the evolution of speech and language in humans.For a video summary of this article, see the PaperFlick file available with the online Supplemental Data.

The mouse inbred line C57BL/6J is widely used in mouse genetics and its genome has been incorporated into many genetic reference populations. More recently large initiatives such as the International Knockout Mouse Consortium (IKMC) are using the C57BL/6N mouse strain to generate null alleles for all mouse genes. Hence both strains are now widely used in mouse genetics studies. Here we perform a comprehensive genomic and phenotypic analysis of the two strains to identify differences that may influence their underlying genetic mechanisms.We undertake genome sequence comparisons of C57BL/6J and C57BL/6N to identify SNPs, indels and structural variants, with a focus on identifying all coding variants. We annotate 34 SNPs and 2 indels that distinguish C57BL/6J and C57BL/6N coding sequences, as well as 15 structural variants that overlap a gene. In parallel we assess the comparative phenotypes of the two inbred lines utilizing the EMPReSSslim phenotyping pipeline, a broad based assessment encompassing diverse biological systems. We perform additional secondary phenotyping assessments to explore other phenotype domains and to elaborate phenotype differences identified in the primary assessment. We uncover significant phenotypic differences between the two lines, replicated across multiple centers, in a number of physiological, biochemical and behavioral systems.Comparison of C57BL/6J and C57BL/6N demonstrates a range of phenotypic differences that have the potential to impact upon penetrance and expressivity of mutational effects in these strains. Moreover, the sequence variants we identify provide a set of candidate genes for the phenotypic differences observed between the two strains.

Aging is a major risk factor for a large number of disorders and functional impairments. Therapeutic targeting of the aging process may therefore represent an innovative strategy in the quest for novel and broadly effective treatments against age-related diseases. The recent report of lifespan extension in mice treated with the FDA-approved mTOR inhibitor rapamycin represented the first demonstration of pharmacological extension of maximal lifespan in mammals. Longevity effects of rapamycin may, however, be due to rapamycin’s effects on specific life-limiting pathologies, such as cancers, and it remains unclear if this compound actually slows the rate of aging in mammals. Here, we present results from a comprehensive, large-scale assessment of a wide range of structural and functional aging phenotypes, which we performed to determine whether rapamycin slows the rate of aging in male C57BL/6J mice. While rapamycin did extend lifespan, it ameliorated few studied aging phenotypes. A subset of aging traits appeared to be rescued by rapamycin. Rapamycin, however, had similar effects on many of these traits in young animals, indicating that these effects were not due to a modulation of aging, but rather related to aging-independent drug effects. Therefore, our data largely dissociate rapamycin’s longevity effects from effects on aging itself.

Current concepts regarding the biology of aging are primarily based on studies aimed at identifying factors regulating lifespan. However, lifespan as a sole proxy measure for aging can be of limited value because it may be restricted by specific pathologies. Here, we employ large-scale phenotyping to analyze hundreds of markers in aging male C57BL/6J mice. For each phenotype, we establish lifetime profiles to determine when age-dependent change is first detectable relative to the young adult baseline. We examine key lifespan regulators (putative anti-aging interventions; PAAIs) for a possible countering of aging. Importantly, unlike most previous studies, we include in our study design young treated groups of animals, subjected to PAAIs prior to the onset of detectable age-dependent phenotypic change. Many PAAI effects influence phenotypes long before the onset of detectable age-dependent change, but, importantly, do not alter the rate of phenotypic change. Hence, these PAAIs have limited effects on aging.

Summary Current concepts regarding the biology of aging are based on studies aimed at identifying factors regulating natural lifespan. However, lifespan as a sole proxy measure for aging can be of limited value because it may be restricted by specific sets of pathologies, rather than by general physiological decline. Here, we employed large-scale phenotyping to analyze hundreds of phenotypes and thousands of molecular markers across tissues and organ systems in a single study of aging male C57BL/6J mice. For each phenotype, we established lifetime profiles to determine when age-dependent phenotypic change is first detectable relative to the young adult baseline. We examined central genetic and environmental lifespan regulators (putative anti-aging interventions, PAAIs; the following PAAIs were examined: mTOR loss-of-function, loss-of-function in growth hormone signaling, dietary restriction) for a possible countering of the signs and symptoms of aging. Importantly, in our study design, we included young treated groups of animals, subjected to PAAIs prior to the onset of detectable age-dependent phenotypic change. In parallel to our studies in mice, we assessed genetic variants for their effects on age-sensitive phenotypes in humans. We observed that, surprisingly, many PAAI effects influenced phenotypes long before the onset of detectable age-dependent changes, rather than altering the rate at which these phenotypes developed with age. Accordingly, this subset of PAAI effects does not reflect a targeting of age-dependent phenotypic change. Overall, our findings suggest that comprehensive phenotyping, including the controls built in our study, is critical for the investigation of PAAIs as it facilitates the proper interpretation of the mechanistic mode by which PAAIs influence biological aging. Highlights Phenotyping at scale defines lifetime trajectories of age-dependent changes in C57BL/6J mice Central genetic and environmental lifespan regulators (putative anti-aging interventions; PAAIs) influence age-sensitive phenotypes (ASPs) often long before the appearance of age-dependent changes in these ASPs Corresponding genetic variants in humans also have age-independent effects Many PAAI effects shift the baseline of ASPs rather than slowing their rate of change