Yanick Crow and colleagues show that mutations in ADAR1 cause the autoimmune disorder Aicardi-Goutières syndrome, accompanied by upregulation of interferon-stimulated genes. ADAR1 encodes an enzyme that catalyzes the deamination of adeonosine to inosine in double-stranded RNA, and the findings suggest a possible role for RNA editing in limiting the accumulation of repeat-derived RNA species. Adenosine deaminases acting on RNA (ADARs) catalyze the hydrolytic deamination of adenosine to inosine in double-stranded RNA (dsRNA) and thereby potentially alter the information content and structure of cellular RNAs. Notably, although the overwhelming majority of such editing events occur in transcripts derived from Alu repeat elements, the biological function of non-coding RNA editing remains uncertain. Here, we show that mutations in ADAR1 (also known as ADAR) cause the autoimmune disorder Aicardi-Goutières syndrome (AGS). As in Adar1-null mice, the human disease state is associated with upregulation of interferon-stimulated genes, indicating a possible role for ADAR1 as a suppressor of type I interferon signaling. Considering recent insights derived from the study of other AGS-related proteins, we speculate that ADAR1 may limit the cytoplasmic accumulation of the dsRNA generated from genomic repetitive elements.

Additional neurological features have recently been described in seven families transmitting pathogenic mutations in OPA1, the most common cause of autosomal dominant optic atrophy. However, the frequency of these syndromal ‘dominant optic atrophy plus’ variants and the extent of neurological involvement have not been established. In this large multi-centre study of 104 patients from 45 independent families, including 60 new cases, we show that extra-ocular neurological complications are common in OPA1 disease, and affect up to 20% of all mutational carriers. Bilateral sensorineural deafness beginning in late childhood and early adulthood was a prominent manifestation, followed by a combination of ataxia, myopathy, peripheral neuropathy and progressive external ophthalmoplegia from the third decade of life onwards. We also identified novel clinical presentations with spastic paraparesis mimicking hereditary spastic paraplegia, and a multiple sclerosis-like illness. In contrast to initial reports, multi-system neurological disease was associated with all mutational subtypes, although there was an increased risk with missense mutations [odds ratio = 3.06, 95% confidence interval = 1.44–6.49; P = 0.0027], and mutations located within the guanosine triphosphate-ase region (odds ratio = 2.29, 95% confidence interval = 1.08–4.82; P = 0.0271). Histochemical and molecular characterization of skeletal muscle biopsies revealed the presence of cytochrome c oxidase-deficient fibres and multiple mitochondrial DNA deletions in the majority of patients harbouring OPA1 mutations, even in those with isolated optic nerve involvement. However, the cytochrome c oxidase-deficient load was over four times higher in the dominant optic atrophy + group compared to the pure optic neuropathy group, implicating a causal role for these secondary mitochondrial DNA defects in disease pathophysiology. Individuals with dominant optic atrophy plus phenotypes also had significantly worse visual outcomes, and careful surveillance is therefore mandatory to optimize the detection and management of neurological disability in a group of patients who already have significant visual impairment.

Late-onset ataxia is common, often idiopathic, and can result from cerebellar, proprioceptive, or vestibular impairment; when in combination, it is also termed cerebellar ataxia, neuropathy, vestibular areflexia syndrome (CANVAS). We used non-parametric linkage analysis and genome sequencing to identify a biallelic intronic AAGGG repeat expansion in the replication factor C subunit 1 (RFC1) gene as the cause of familial CANVAS and a frequent cause of late-onset ataxia, particularly if sensory neuronopathy and bilateral vestibular areflexia coexist. The expansion, which occurs in the poly(A) tail of an AluSx3 element and differs in both size and nucleotide sequence from the reference (AAAAG)11 allele, does not affect RFC1 expression in patient peripheral and brain tissue, suggesting no overt loss of function. These data, along with an expansion carrier frequency of 0.7% in Europeans, implies that biallelic AAGGG expansion in RFC1 is a frequent cause of late-onset ataxia. Biallelic expansion of an intronic AAGGG repeat in RFC1 is identified here as a common cause of late-onset ataxia. This expansion occurs in the poly(A) tail of an AluSx3 element and is observed at a carrier frequency of 0.7% in populations of European ancestry.

Background Aicardi-Goutières syndrome (AGS) is an inflammatory disorder caused by mutations in any of six genes (TREX1, RNASEH2A, RNASEH2B, RNASEH2C, SAMHD1, and ADAR). The disease is severe and effective treatments are urgently needed. We investigated the status of interferon-related biomarkers in patients with AGS with a view to future use in diagnosis and clinical trials. Methods In this case-control study, samples were collected prospectively from patients with mutation-proven AGS. The expression of six interferon-stimulated genes (ISGs) was measured by quantitative PCR, and the median fold change, when compared with the median of healthy controls, was used to create an interferon score for each patient. Scores higher than the mean of controls plus two SD (>2·466) were designated as positive. Additionally, we collated historical data for interferon activity, measured with a viral cytopathic assay, in CSF and serum from mutation-positive patients with AGS. We also undertook neutralisation assays of interferon activity in serum, and looked for the presence of autoantibodies against a panel of interferon proteins. Findings 74 (90%) of 82 patients had a positive interferon score (median 12·90, IQR 6·14–20·41) compared with two (7%) of 29 controls (median 0·93, IQR 0·57–1·30). Of the eight patients with a negative interferon score, seven had mutations in RNASEH2B (seven [27%] of all 26 patients with mutations in this gene). Repeat sampling in 16 patients was consistent for the presence or absence of an interferon signature on 39 of 41 occasions. Interferon activity (tested in 147 patients) was negatively correlated with age (CSF, r=−0·604; serum, r=−0·289), and was higher in CSF than in serum in 104 of 136 paired samples. Neutralisation assays suggested that measurable antiviral activity was related to interferon α production. We did not record significantly increased concentrations of autoantibodies to interferon subtypes in patients with AGS, or an association between the presence of autoantibodies and interferon score or serum interferon activity. Interpretation AGS is consistently associated with an interferon signature, which is apparently sustained over time and can thus be used to differentiate patients with AGS from controls. If future studies show that interferon status is a reactive biomarker, the measurement of an interferon score might prove useful in the assessment of treatment efficacy in clinical trials. Funding European Union's Seventh Framework Programme; European Research Council.

Boucher-Neuhäuser and Gordon Holmes syndromes are clinical syndromes defined by early-onset ataxia and hypogonadism plus chorioretinal dystrophy (Boucher-Neuhäuser syndrome) or brisk reflexes (Gordon Holmes syndrome). Here we uncover the genetic basis of these two syndromes, demonstrating that both clinically distinct entities are allelic for recessive mutations in the gene PNPLA6. In five of seven Boucher-Neuhäuser syndrome/Gordon Holmes syndrome families, we identified nine rare conserved and damaging mutations by applying whole exome sequencing. Further, by dissecting the complex clinical presentation of Boucher-Neuhäuser syndrome and Gordon Holmes syndrome into its neurological system components, we set out to analyse an additional 538 exomes from families with ataxia (with and without hypogonadism), pure and complex hereditary spastic paraplegia, and Charcot-Marie-Tooth disease type 2. We identified four additional PNPLA6 mutations in spastic ataxia and hereditary spastic paraplegia families, revealing that Boucher-Neuhäuser and Gordon Holmes syndromes in fact represent phenotypic clusters on a spectrum of neurodegenerative diseases caused by mutations in PNPLA6. Structural analysis indicates that the majority of mutations falls in the C-terminal phospholipid esterase domain and likely inhibits the catalytic activity of PNPLA6, which provides the precursor for biosynthesis of the neurotransmitter acetylcholine. Our findings show that PNPLA6 influences a manifold of neuronal systems, from the retina to the cerebellum, upper and lower motor neurons and the neuroendocrine system, with damage of this protein causing an extraordinarily broad continuous spectrum of associated neurodegenerative disease.

Carpal tunnel syndrome (CTS) has already been described as a possible form of neural leprosy presentation. However, the median nerve can be involved in this neuropathy in proximal segments and, sometimes, with an asymmetric impairment of the digital branches.

SummaryInborn errors of selenoprotein expression arise from deleterious variants in genes encoding selenoproteins or selenoprotein biosynthetic factors, some of which are associated with neurodegenerative disorders. This study shows that bi-allelic selenocysteine tRNA-specific eukaryotic elongation factor (EEFSEC) variants cause selenoprotein deficiency, leading to progressive neurodegeneration. EEFSEC deficiency, an autosomal recessive disorder, manifests with global developmental delay, progressive spasticity, ataxia, and seizures. Cerebral MRI primarily demonstrated a cerebellar pathology, including hypoplasia and progressive atrophy. Exome or genome sequencing identified six different bi-allelic EEFSEC variants in nine individuals from eight unrelated families. These variants showed reduced EEFSEC function in vitro, leading to lower levels of selenoproteins in fibroblasts. In line with the clinical phenotype, an eEFSec-RNAi Drosophila model displays progressive impairment of motor function, which is reflected in the synaptic defects in this model organisms. This study identifies EEFSEC deficiency as an inborn error of selenocysteine metabolism. It reveals the pathophysiological mechanisms of neurodegeneration linked to selenoprotein metabolism, suggesting potential targeted therapies.