Soybean β-conglycinin is a major allergen that adversely affects the nutritional properties of soybean. Soybean deficient in β-conglycinin is associated with low allergenicity and high nutritional value. Long intergenic noncoding RNAs (lincRNAs) regulate gene expression and are considered important regulators of essential biological processes. Despite increasing knowledge of the functions of lincRNAs, relatively little is known about the effects of lincRNAs on the accumulation of soybean β-conglycinin. The current study presents the identification of a lincRNA lincCG1 that was mapped to the intergenic noncoding region of the β-conglycinin α-subunit locus. The full-length lincCG1 sequence was cloned and found to regulate the expression of soybean seed storage protein (SSP) genes via both cis- and trans-acting regulatory mechanisms. Loss-of-function lincCG1 mutations generated using the clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated protein 9 (CRISPR/Cas9) system led to the deficiency of the allergenic α′-, α-, and β-subunits of soybean β-conglycinin as well as higher content of proteins, sulfur-containing amino acids, and free arginine. The dominant null allele LincCG1, and consequently, the β-conglycinin-deficient phenotype associated with the lincCG1-gene-edited line was stably inherited by the progenies in a Mendelian fashion. The dominant null allele LincCG1 may therefore be exploited for engineering/developing novel hypoallergenic soybean varieties. Furthermore, Cas9-free and β-conglycinin-deficient homozygous mutant lines were obtained in the T1 generation. This study is the first to employ the CRISPR/Cas9 technology for editing a lincRNA gene associated with the soybean allergenic protein β-conglycinin. Moreover, this study reveals that lincCG1 plays a crucial role in regulating the expression of the β-conglycinin subunit gene cluster, besides highlighting the efficiency of employing the CRISPR/Cas9 system for modulating lincRNAs, and thereby regulating soybean seed components.

Abstract Background Lamb-Shaffer syndrome (LAMSHF, OMIM: 616803) is a rare neurodevelopmental disorder characterized by global developmental delay, intellectual disability, poor expressive speech, which is attributed to haploinsufficiency by heterozygous variants of SOX5 gene (SRY-Box Transcription Factor 5, HGNC: 11201) on chromosome 12p12. A total of 113 cases have been reported in the world, however, only 3 cases have been reported.in China. Here, we aimed to report novel variants of SOX5 gene and provide examples for clinical diagnosis by reporting the clinical phenotype of a series of Chinese patients with LAMSHF. Methods This study retrospectively collected the information of families of LAMSHF patients in China. Whole Exome Sequencing (WES) were performed to confirm the diagnosis of 4 children with unexplained developmental delay or epilepsy. A minigene splicing assay was used to verify whether the splice variant affected splicing. Meanwhile, a literature review was conducted to analyze the clinical and genetic characteristics of patients with LAMSHF. Results Three of the LAMSHF patients had a de novo heterozygous mutation in the SOX5 gene respectively, c.290delC (p.Pro97fs*30), chr12:23686019_24048958del, c.1772-1C > A, and the remaining one had a mutation inherited from his father, c.1411C > T (p.Arg471*). The main clinical manifestations of these children were presented with global developmental delays, and one of them also had seizures. And the results of the minigene experiment indicated that the splice variant, c.1772-1C > A, transcribed a novel mRNA product which leaded to the formation of a truncated protein. Conclusions Through a comprehensive review and analysis of existing literature and this study showed intellectual disability, speech delay and facial dysmorphisms were common clinical manifestation, while the seizures and EEG abnormalities were rare (21/95, 22.16%). Notably, we represent the largest sample size of LAMSHF in Asia that encompasses previously unreported SOX5 gene mutation, and a minigene testing have been conducted to validate the pathogenicity of the c.1772-1C > A splice variant. The research further expands the phenotype and genotype of LAMSHF while offers novel insights for potential pathogenicity of genes locus.