We tested the hypothesis that de novo copy number variation (CNV) is associated with autism spectrum disorders (ASDs). We performed comparative genomic hybridization (CGH) on the genomic DNA of patients and unaffected subjects to detect copy number variants not present in their respective parents. Candidate genomic regions were validated by higher-resolution CGH, paternity testing, cytogenetics, fluorescence in situ hybridization, and microsatellite genotyping. Confirmed de novo CNVs were significantly associated with autism (P = 0.0005). Such CNVs were identified in 12 out of 118 (10%) of patients with sporadic autism, in 2 out of 77 (3%) of patients with an affected first-degree relative, and in 2 out of 196 (1%) of controls. Most de novo CNVs were smaller than microscopic resolution. Affected genomic regions were highly heterogeneous and included mutations of single genes. These findings establish de novo germline mutation as a more significant risk factor for ASD than previously recognized.

The extent to which large duplications and deletions contribute to human genetic variation and diversity is unknown. Here, we show that large-scale copy number polymorphisms (CNPs) (about 100 kilobases and greater) contribute substantially to genomic variation between normal humans. Representational oligonucleotide microarray analysis of 20 individuals revealed a total of 221 copy number differences representing 76 unique CNPs. On average, individuals differed by 11 CNPs, and the average length of a CNP interval was 465 kilobases. We observed copy number variation of 70 different genes within CNP intervals, including genes involved in neurological function, regulation of cell growth, regulation of metabolism, and several genes known to be associated with disease.

Autism spectrum disorders (ASDs) are common, heritable neurodevelopmental conditions. The genetic architecture of ASDs is complex, requiring large samples to overcome heterogeneity. Here we broaden coverage and sample size relative to other studies of ASDs by using Affymetrix 10K SNP arrays and 1,181 families with at least two affected individuals, performing the largest linkage scan to date while also analyzing copy number variation in these families. Linkage and copy number variation analyses implicate chromosome 11p12–p13 and neurexins, respectively, among other candidate loci. Neurexins team with previously implicated neuroligins for glutamatergic synaptogenesis, highlighting glutamate-related genes as promising candidates for contributing to ASDs.

The beclin 1 (BECN1) gene encodes a 60-kDa coiled-coil protein that interacts with the prototypic apoptosis inhibitor Bcl-2. Previous studies indicate that beclin 1 maps to a region approximately 150 kb centromeric to BRCA1 on chromosome 17q21 that is commonly deleted in breast, ovarian, and prostate cancer. The complete cDNA sequence of beclin 1 encodes a 2098-bp transcript, with a 120-bp 5′ UTR, 1353-bp coding region, and 625-bp 3′ UTR. Hybridization screening of a human genomic PAC library identified PAC 452O8, which contains the complete beclin 1 gene. Determination of the exon–intron structure of beclin 1 reveals 12 exons, ranging from 61 to 794 bp, which extend over 12 kb of the human genome. FISH analysis of human breast carcinoma cell lines using PAC 452O8 as probe identified allelic beclin 1 deletions in 9 of 22 cell lines. Sequencing of genomic DNA from 10 of these cell lines revealed no mutations in coding regions or splice junctions. Additionally, Northern blot analysis of 11 cell lines did not identify any abnormalities in beclin 1 transcripts. These results indicate that human breast carcinoma cell lines frequently contain allelic deletions of beclin 1, but not beclin 1 coding mutations.

Autism is a childhood neurodevelopmental disorder with a strong genetic component, yet the identification of autism susceptibility loci remains elusive. We investigated 180 autism probands and 372 control subjects by array comparative genomic hybridization (aCGH) using a 19K whole-genome tiling path bacterial artificial chromosome microarray to identify submicroscopic chromosomal rearrangements specific to autism. We discovered a recurrent 16p11.2 microdeletion in two probands with autism and none in controls. The deletion spans ∼500-kb and is flanked by ∼147-kb segmental duplications (SDs) that are >99% identical, a common characteristic of genomic disorders. We assessed the frequency of this new autism genomic disorder by screening an additional 532 probands and 465 controls by quantitative PCR and identified two more patients but no controls with the microdeletion, indicating a combined frequency of 0.6% (4/712 autism versus 0/837 controls; Fisher exact test P = 0.044). We confirmed all 16p11.2 deletions using fluorescence in situ hybridization, microsatellite analyses and aCGH, and mapped the approximate deletion breakpoints to the edges of the flanking SDs using a custom-designed high-density oligonucleotide microarray. Bioinformatic analysis localized 12 of the 25 genes within the microdeletion to nodes in one interaction network. We performed phenotype analyses and found no striking features that distinguish patients with the 16p11.2 microdeletion as a distinct autism subtype. Our work reports the first frequency, breakpoint, bioinformatic and phenotypic analyses of a de novo 16p11.2 microdeletion that represents one of the most common recurrent genomic disorders associated with autism to date.

The epilepsies are a common, clinically heterogeneous group of disorders defined by recurrent unprovoked seizures1. Here we describe identification of the causative gene in autosomal-dominant partial epilepsy with auditory features (ADPEAF, MIM 600512), a rare form of idiopathic lateral temporal lobe epilepsy characterized by partial seizures with auditory disturbances2,3. We constructed a complete, 4.2-Mb physical map across the genetically implicated disease-gene region, identified 28 putative genes (Fig. 1) and resequenced all or part of 21 genes before identifying presumptive mutations in one copy of the leucine-rich, glioma-inactivated 1 gene (LGI1) in each of five families with ADPEAF. Previous studies have indicated that loss of both copies of LGI1 promotes glial tumor progression. We show that the expression pattern of mouse Lgi1 is predominantly neuronal and is consistent with the anatomic regions involved in temporal lobe epilepsy. Discovery of LGI1 as a cause of ADPEAF suggests new avenues for research on pathogenic mechanisms of idiopathic epilepsies.