Congenital melanocytic nevi (CMN) can be associated with neurological abnormalities and an increased risk of melanoma. Mutations in NRAS, BRAF, and Tp53 have been described in individual CMN samples; however, their role in the pathogenesis of multiple CMN within the same subject and development of associated features has not been clear. We hypothesized that a single postzygotic mutation in NRAS could be responsible for multiple CMN in the same individual, as well as for melanocytic and nonmelanocytic central nervous system (CNS) lesions. From 15 patients, 55 samples with multiple CMN were sequenced after site-directed mutagenesis and enzymatic digestion of the wild-type allele. Oncogenic missense mutations in codon 61 of NRAS were found in affected neurological and cutaneous tissues of 12 out of 15 patients, but were absent from unaffected tissues and blood, consistent with NRAS mutation mosaicism. In 10 patients, the mutation was consistently c.181C>A, p.Q61K, and in 2 patients c.182A>G, p.Q61R. All 11 non-melanocytic and melanocytic CNS samples from 5 patients were mutation positive, despite NRAS rarely being reported as mutated in CNS tumors. Loss of heterozygosity was associated with the onset of melanoma in two cases, implying a multistep progression to malignancy. These results suggest that single postzygotic NRAS mutations are responsible for multiple CMN and associated neurological lesions in the majority of cases. Congenital melanocytic nevi (CMN) can be associated with neurological abnormalities and an increased risk of melanoma. Mutations in NRAS, BRAF, and Tp53 have been described in individual CMN samples; however, their role in the pathogenesis of multiple CMN within the same subject and development of associated features has not been clear. We hypothesized that a single postzygotic mutation in NRAS could be responsible for multiple CMN in the same individual, as well as for melanocytic and nonmelanocytic central nervous system (CNS) lesions. From 15 patients, 55 samples with multiple CMN were sequenced after site-directed mutagenesis and enzymatic digestion of the wild-type allele. Oncogenic missense mutations in codon 61 of NRAS were found in affected neurological and cutaneous tissues of 12 out of 15 patients, but were absent from unaffected tissues and blood, consistent with NRAS mutation mosaicism. In 10 patients, the mutation was consistently c.181C>A, p.Q61K, and in 2 patients c.182A>G, p.Q61R. All 11 non-melanocytic and melanocytic CNS samples from 5 patients were mutation positive, despite NRAS rarely being reported as mutated in CNS tumors. Loss of heterozygosity was associated with the onset of melanoma in two cases, implying a multistep progression to malignancy. These results suggest that single postzygotic NRAS mutations are responsible for multiple CMN and associated neurological lesions in the majority of cases. comparative genomic hybridization congenital melanocytic nevi central nervous system melanocortin 1 receptor

Sporadic vascular malformations (VMs) are complex congenital anomalies of blood vessels that lead to stroke, life-threatening bleeds, disfigurement, overgrowth, and/or pain. Therapeutic options are severely limited, and multidisciplinary management remains challenging, particularly for high-flow arteriovenous malformations (AVM).To investigate the pathogenesis of sporadic intracranial and extracranial VMs in 160 children in which known genetic causes had been excluded, we sequenced DNA from affected tissue and optimized analysis for detection of low mutant allele frequency.We discovered multiple mosaic-activating variants in 4 genes of the RAS/MAPK pathway, KRAS, NRAS, BRAF, and MAP2K1, a pathway commonly activated in cancer and responsible for the germline RAS-opathies. These variants were more frequent in high-flow than low-flow VMs. In vitro characterization and 2 transgenic zebrafish AVM models that recapitulated the human phenotype validated the pathogenesis of the mutant alleles. Importantly, treatment of AVM-BRAF mutant zebrafish with the BRAF inhibitor vemurafinib restored blood flow in AVM.Our findings uncover a major cause of sporadic VMs of different clinical types and thereby offer the potential of personalized medical treatment by repurposing existing licensed cancer therapies.This work was funded or supported by grants from the AVM Butterfly Charity, the Wellcome Trust (UK), the Medical Research Council (UK), the UK National Institute for Health Research, the L'Oreal-Melanoma Research Alliance, the European Research Council, and the National Human Genome Research Institute (US).

Much of the heredity of melanoma remains unexplained. Using an unbiased whole genome screening approach for copy number we identify here a novel melanoma predisposing factor, familial duplications of gene PPP2R3B, encoding a regulatory unit of critical phosphatase PP2A. Significant correlation between expression of PPP2R3B in tumour tissue and survival in a large melanoma cohort was confirmed, and demonstrated to be via a non-immunological mechanism. Mechanistically, construction and extensive characterization of a stable, inducible cellular model for PPP2R3B overexpression revealed induction of pigment cell switching towards proliferation and away from migration. Importantly, this was independent of the known microphthalmia-associated transcription factor (MITF)-controlled pigment cell phenotype switch, and was instead driven by uncharacterised gene C21orf91. Bioinformatic studies point to C21orf91 as a novel target of MITF, and therefore a missing hub in the control of phenotype switching in melanoma.

Background: MC1R, a G-protein coupled receptor with high affinity for alpha-melanocyte stimulating hormone (αMSH), modulates pigment production in melanocytes from many species and is associated with human melanoma risk. MC1R mutations affecting human skin and hair color also have pleiotropic effects on the immune response and analgesia. Variants affecting human pigmentation in utero alter the congenital phenotype of both oculocutaneous albinism and congenital melanocytic naevi, and have a possible effect on birthweight. Methods and Results: By in situ hybridization, RT-PCR and immunohistochemistry, we show that MC1R is widely expressed during human, chick and mouse embryonic and fetal stages in many somatic tissues, particularly in the musculoskeletal and nervous systems, and conserved across evolution in these three amniotes. Its dynamic pattern differs from that of TUBB3, a gene overlapping the same locus in humans and encoding class III β-tubulin. The αMSH peptide and the transcript for its precursor, pro-opiomelanocortin (POMC), are similarly present in numerous extra-cutaneous tissues. MC1R genotyping of variants p.(V60M) and p.(R151C) was undertaken for 867 healthy children from the Avon Longitudinal Study of Parent and Children (ALSPAC) cohort, and birthweight modelled using multiple logistic regression analysis. A significant positive association initially found between R151C and birth weight, independent of known birth weight modifiers, was not reproduced when combined with data from an independent genome-wide association study of 6,459 additional members of the same cohort. Conclusions: These data clearly show a new and hitherto unsuspected role for MC1R in non-cutaneous solid tissues before birth.

Little is known about the metastatic evolutionary dynamics of BRCA2-mutated cancers. Here, we applied whole-exome sequencing (WES) of primary tumor (PT), local relapse (LR) and eight serial plasma cfDNA samples collected from disease progression to depict the 12 years evolutionary trajectory of a metastatic BRCA2-mutated breast cancer. While longitudinal WES-cfDNA recapitulated clonal and subclonal mutations and copy number profiles detected in LR, emergence of plasma-exclusive mutations in TSC2 and HDAC9 cancer-related genes and loss of HLA loci as an immune escape mechanism were also detected. Lastly, mutation signature 3, associated with homologous recombination deficiency and response to platinum-based therapy raised profoundly from 19% in PT to 60% in late stage disease. In conclusion, we show for the first time that longitudinal WES-cfDNA enables the evolutionary trajectory of advanced cancer to be uncovered and that increment of MS3 and loss of HLA are key players in this BRCA2-mutated breast metastasis.