Abstract Intellectual disability (ID) is a clinically and genetically heterogeneous disorder, affecting 1–3% of the general population. Although research into the genetic causes of ID has recently gained momentum, identification of pathogenic mutations that cause autosomal recessive ID (ARID) has lagged behind, predominantly due to non-availability of sizeable families. Here we present the results of exome sequencing in 121 large consanguineous Pakistani ID families. In 60 families, we identified homozygous or compound heterozygous DNA variants in a single gene, 30 affecting reported ID genes and 30 affecting novel candidate ID genes. Potential pathogenicity of these alleles was supported by co-segregation with the phenotype, low frequency in control populations and the application of stringent bioinformatics analyses. In another eight families segregation of multiple pathogenic variants was observed, affecting 19 genes that were either known or are novel candidates for ID. Transcriptome profiles of normal human brain tissues showed that the novel candidate ID genes formed a network significantly enriched for transcriptional co-expression ( P< 0.0001) in the frontal cortex during fetal development and in the temporal–parietal and sub-cortex during infancy through adulthood. In addition, proteins encoded by 12 novel ID genes directly interact with previously reported ID proteins in six known pathways essential for cognitive function ( P< 0.0001). These results suggest that disruptions of temporal parietal and sub-cortical neurogenesis during infancy are critical to the pathophysiology of ID. These findings further expand the existing repertoire of genes involved in ARID, and provide new insights into the molecular mechanisms and the transcriptome map of ID.

We describe six persons from three families with three homozygous protein truncating variants in PUS7: c.89_90del (p.Thr30Lysfs^∗20), c.1348C>T (p.Arg450^∗), and a deletion of the penultimate exon 15. All these individuals have intellectual disability with speech delay, short stature, microcephaly, and aggressive behavior. PUS7 encodes the RNA-independent pseudouridylate synthase 7. Pseudouridylation is the most abundant post-transcriptional modification in RNA, which is primarily thought to stabilize secondary structures of RNA. We show that the disease-related variants lead to abolishment of PUS7 activity on both tRNA and mRNA substrates. Moreover, pus7 knockout in Drosophila melanogaster results in a number of behavioral defects, including increased activity, disorientation, and aggressiveness supporting that neurological defects are caused by PUS7 variants. Our findings demonstrate that RNA pseudouridylation by PUS7 is essential for proper neuronal development and function.

Adaptor protein (AP) complexes mediate selective intracellular vesicular trafficking and polarized localization of somatodendritic proteins in neurons. Disease-causing alleles of various subunits of AP complexes have been implicated in several heritable human disorders, including intellectual disabilities (IDs). Here, we report two bi-allelic (c.737C>A [p.Pro246His] and c.1105A>G [p.Met369Val]) and eight de novo heterozygous variants (c.44G>A [p.Arg15Gln], c.103C>T [p.Arg35Trp], c.104G>A [p.Arg35Gln], c.229delC [p.Gln77Lys∗11], c.399_400del [p.Glu133Aspfs∗37], c.747G>T [p.Gln249His], c.928−2A>C [p.?], and c.2459C>G [p.Pro820Arg]) in AP1G1, encoding gamma-1 subunit of adaptor-related protein complex 1 (AP1γ1), associated with a neurodevelopmental disorder (NDD) characterized by mild to severe ID, epilepsy, and developmental delay in eleven families from different ethnicities. The AP1γ1-mediated adaptor complex is essential for the formation of clathrin-coated intracellular vesicles. In silico analysis and 3D protein modeling simulation predicted alteration of AP1γ1 protein folding for missense variants, which was consistent with the observed altered AP1γ1 levels in heterologous cells. Functional studies of the recessively inherited missense variants revealed no apparent impact on the interaction of AP1γ1 with other subunits of the AP-1 complex but rather showed to affect the endosome recycling pathway. Knocking out ap1g1 in zebrafish leads to severe morphological defect and lethality, which was significantly rescued by injection of wild-type AP1G1 mRNA and not by transcripts encoding the missense variants. Furthermore, microinjection of mRNAs with de novo missense variants in wild-type zebrafish resulted in severe developmental abnormalities and increased lethality. We conclude that de novo and bi-allelic variants in AP1G1 are associated with neurodevelopmental disorder in diverse populations.

To elucidate the novel molecular cause in two unrelated consanguineous families with autosomal recessive intellectual disability.A combination of homozygosity mapping and exome sequencing was used to locate the plausible genetic defect in family F162, while only exome sequencing was followed in the family PKMR65. The protein 3D structure was visualized with the University of California-San Francisco Chimera software.All five patients from both families presented with severe intellectual disability, aggressive behavior, and speech and motor delay. Four of the five patients had microcephaly. We identified homozygous missense variants in LINGO1, p.(Arg290His) in family F162 and p.(Tyr288Cys) in family PKMR65. Both variants were predicted to be pathogenic, and segregated with the phenotype in the respective families. Molecular modeling of LINGO1 suggests that both variants interfere with the glycosylation of the protein.LINGO1 is a transmembrane receptor, predominantly found in the central nervous system. Published loss-of-function studies in mouse and zebrafish have established a crucial role of LINGO1 in normal neuronal development and central nervous system myelination by negatively regulating oligodendrocyte differentiation and neuronal survival. Taken together, our results indicate that biallelic LINGO1 missense variants cause autosomal recessive intellectual disability in humans.

COCH is the most abundantly expressed gene in the cochlea. Unsurprisingly, mutations in COCH underly hearing loss in mice and humans. Two forms of hearing loss are linked to mutations in COCH, the well-established autosomal dominant nonsyndromic hearing loss, with or without vestibular dysfunction (DFNA9) via a gain-of-function/dominant-negative mechanism, and more recently autosomal recessive nonsyndromic hearing loss (DFNB110) via nonsense variants. Using a combination of targeted gene panels, exome sequencing, and functional studies, we identified four novel pathogenic variants (two nonsense variants, one missense, and one inframe deletion) in COCH as the cause of autosomal recessive hearing loss in a multi-ethnic cohort. To investigate whether the non-truncating variants exert their effect via a loss-of-function mechanism, we used minigene splicing assays. Our data showed both the missense and inframe deletion variants altered RNA splicing by creating an exon splicing silencer and abolishing an exon splicing enhancer, respectively. Both variants create frameshifts and are predicted to result in a null allele. This study confirms the involvement of loss-of-function mutations in COCH in autosomal recessive nonsyndromic hearing loss, expands the mutational landscape of DFNB110 to include coding variants that alter RNA splicing, and highlights the need to investigate the effect of coding variants on RNA splicing.

B. vulgaris extracts possess antioxidant, anti-inflammatory along with its role in improving memory disorders. Subsequently, in vitro and in silico studies of its purified phytochemicals may expand complementary and alternative Alzheimer's therapeutic option. Super activation of acetylcholinesterase enzyme is associated explicitly with Alzheimer's disease (AD) ultimately resulting in senile dementia. Hence, acetylcholinesterase enzyme inhibition is employed as a promising approach for AD treatment. Many FDA approved drugs are unable to cure the disease progression completely. The Present study was devised to explore the potential bioactive phytochemicals of B. vulgaris as alternative therapeutic agents against AD by conducting in vitro and in silico studies. To achieve this, chemical structures of phytochemicals were recruited from PubChem. Further, these compounds were analyzed for their binding affinities towards acetylcholinesterase (AChE) enzyme. Pharmacophoric ligand-based models showed major characteristics like, HBA, HBD, hydrophobicity, aromaticity and positively ionizable surface morphology for receptor binding. Virtual screening identified three hit compounds including betanin, myricetin and folic acid with least binding score compared to the reference drug, donepezil (-17 kcal/mol). Further, in vitro studies for anti-acetylcholinesterase activity of betanin and glycine betaine were performed. Dose response analysis showed 1.271 μM and 1.203 μM 50% inhibitory concentration (IC50) values for betanin and glycine betaine compounds respectively. Our findings indicate that phytoconstituents of B. vulgaris can be implicated as an alternative therapeutic drug candidate for cognitive disorders like Alzheimer's disease.

Nipah virus (NiV) is a novel zoonotic pathogen that belongs to the Paramyxovirus family. The pathogen has infected a number of people in countries like Bangladesh, India, Singapore, and Malaysia with high mortality rates. Although the NiV has been classified as a biosafety level four pathogen (BSL-4), there is no drug approved for treatment against it. In this study, the G glycoprotein of the NiV was chosen as an antiviral target. Based on ADMET criteria, BBB- and BBB + group compounds were screened out of the Gold & platinum Asinex library containing 211620 compounds. After careful evaluation, the selected ligands were then virtually screened to identify the potential inhibitors against the G glycoprotein of the NiV through molecular docking, density functional theory (DFT), and molecular dynamic (MD) simulation studies. In our study we identified 5-(1,3-Benzodioxol-5-yl)-2-[(3-fluorobenzyl)sulfanyl]-5,8-dihydropyrido[2,3-d]pyrimidine-4,7(1H,6H)-dione (from BBB- group) and 7,7-Dimethyl-1-(4-methylphenyl)-3-(4-morpholinylcarbonyl)-7,8-dihydro-2,5(1H,6H)-quinolinedione) (from BBB + group) as potential compounds for the prevention and treatment of NiV related diseases.Communicated by Ramaswamy H. Sarma

Abstract

Purpose

 To elucidate the novel molecular cause in families with a new autosomal recessive neurodevelopmental disorder. 

Methods

 A combination of exome sequencing and gene matching tools was used to identify pathogenic variants in 17 individuals. Quantitative reverse transcription polymerase chain reaction (RT-qPCR) and subcellular localization studies were used to characterize gene expression profile and localization. 

Results

 Biallelic variants in the TMEM222 gene were identified in 17 individuals from nine unrelated families, presenting with intellectual disability and variable other features, such as aggressive behavior, shy character, body tremors, decreased muscle mass in the lower extremities, and mild hypotonia. We found relatively high TMEM222 expression levels in the human brain, especially in the parietal and occipital cortex. Additionally, subcellular localization analysis in human neurons derived from induced pluripotent stem cells (iPSCs) revealed that TMEM222 localizes to early endosomes in the synapses of mature iPSC-derived neurons. 

Conclusion

 Our findings support a role for TMEM222 in brain development and function and adds variants in the gene TMEM222 as a novel underlying cause of an autosomal recessive neurodevelopmental disorder.

TYPE: Abstract Publication TOPIC: Biotechnology PURPOSE: Genome wide association and candidate gene studies have reported a number of asthma causative genomic variants but due to complex and heterogenic nature of asthma disease, a substantial heritability of asthma disease is still to be explored. This "missing inheritability" of disease may be investigated through identification of causative genomic variants that segregate in asthmatic families. METHODS: A family from Punjab province of Pakistan with three asthma and two healthy members were recruited for Whole Exome Sequencing (WES). Sequencing results were analyzed to identify the genomic sequence variants (Allele-Frequency<0.01) segregating with asthma. RESULTS: We have identified four sequence variants that are available in dbSNP(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/snp/) and five single nucleotide point mutations in nine different genes that are involved in asthma/inflammatory/immune regulatory pathways. All variants were missense (mutation consequence) and hetrozyostic in segregation with asthma disease. The brief details are mentioned below CONCLUSIONS: We are reporting here nine family based asthma susceptible variants identified through WES. CLINICAL IMPLICATIONS: The identified asthma causative variants could be helpful in designing ethnic specific diagnostic and prognostic approaches against asthma disease in Pakistan. DISCLOSURE: No significant relationships. KEYWORD: Asthma, WES, Molecular Genetics, Genomic Variants

Many shreds of evidence found on the crime scenes contain a trace amount of DNA which results in insignificant profiling results for subsequent comparison. This can nullify the potential evidence material and hamper investigation process. Over the years, different strategies have been employed by various DNA testing laboratories to create interpretable DNA profiles generated from low template of DNA. This review highlights different strategies used by forensic laboratories worldwide for creating complete DNA profiles from low copy number template for comparison purposes along with its associated risks for forensic purposes