A putative tumor suppressor locus on the short arm of human chromosome 9 has been localized to a region of less than 40 kilobases by means of homozygous deletions in melanoma cell lines. This region contained a gene, Multiple Tumor Suppressor 1 ( MTS1 ), that encodes a previously identified inhibitor (p16) of cyclin-dependent kinase 4. MTS1 was homozygously deleted at high frequency in cell lines derived from tumors of lung, breast, brain, bone, skin, bladder, kidney, ovary, and lymphocyte. Melanoma cell lines that carried at least one copy of MTS1 frequently carried nonsense, missense, or frameshift mutations in the gene. These findings suggest that MTS1 mutations are involved in tumor formation in a wide range of tissues.

Germline mutations in the CDKN2A gene, which encodes two proteins (p16INK4A and p14ARF), are the most common cause of inherited susceptibility to melanoma. We examined the penetrance of such mutations using data from eight groups from Europe, Australia and the United States that are part of The Melanoma Genetics Consortium.We analyzed 80 families with documented CDKN2A mutations and multiple cases of cutaneous melanoma. We modeled penetrance for melanoma using a logistic regression model incorporating survival analysis. Hypothesis testing was based on likelihood ratio tests. Covariates included gender, alterations in p14ARF protein, and population melanoma incidence rates. All statistical tests were two-sided.The 80 analyzed families contained 402 melanoma patients, 320 of whom were tested for mutations and 291 were mutation carriers. We also tested 713 unaffected family members for mutations and 194 were carriers. Overall, CDKN2A mutation penetrance was estimated to be 0.30 (95% confidence interval (CI) = 0.12 to 0.62) by age 50 years and 0.67 (95% CI = 0.31 to 0.96) by age 80 years. Penetrance was not statistically significantly modified by gender or by whether the CDKN2A mutation altered p14ARF protein. However, there was a statistically significant effect of residing in a location with a high population incidence rate of melanoma (P =.003). By age 50 years CDKN2A mutation penetrance reached 0.13 in Europe, 0.50 in the United States, and 0.32 in Australia; by age 80 years it was 0.58 in Europe, 0.76 in the United States, and 0.91 in Australia.This study, which gives the most informed estimates of CDKN2A mutation penetrance available, indicates that the penetrance varies with melanoma population incidence rates. Thus, the same factors that affect population incidence of melanoma may also mediate CDKN2A penetrance.

Timothy Bishop and colleagues from GenoMEL present a genome-wide association study for melanoma. They report three loci associated with susceptibility to melanoma, of which two were previously associated with pigmentation. We report a genome-wide association study of melanoma conducted by the GenoMEL consortium based on 317K tagging SNPs for 1,650 selected cases and 4,336 controls, with replication in an additional two cohorts (1,149 selected cases and 964 controls from GenoMEL, and a population-based case-control study in Leeds of 1,163 cases and 903 controls). The genome-wide screen identified five loci with genotyped or imputed SNPs reaching P < 5 × 10−7. Three of these loci were replicated: 16q24 encompassing MC1R (combined P = 2.54 × 10−27 for rs258322), 11q14-q21 encompassing TYR (P = 2.41 × 10−14 for rs1393350) and 9p21 adjacent to MTAP and flanking CDKN2A (P = 4.03 × 10−7 for rs7023329). MC1R and TYR are associated with pigmentation, freckling and cutaneous sun sensitivity, well-recognized melanoma risk factors. Common variants within the 9p21 locus have not previously been associated with melanoma. Despite wide variation in allele frequency, these genetic variants show notable homogeneity of effect across populations of European ancestry living at different latitudes and show independent association to disease risk.

Abstract GenoMEL, comprising major familial melanoma research groups from North America, Europe, Asia, and Australia has created the largest familial melanoma sample yet available to characterize mutations in the high-risk melanoma susceptibility genes CDKN2A/alternate reading frames (ARF), which encodes p16 and p14ARF, and CDK4 and to evaluate their relationship with pancreatic cancer (PC), neural system tumors (NST), and uveal melanoma (UM). This study included 466 families (2,137 patients) with at least three melanoma patients from 17 GenoMEL centers. Overall, 41% (n = 190) of families had mutations; most involved p16 (n = 178). Mutations in CDK4 (n = 5) and ARF (n = 7) occurred at similar frequencies (2-3%). There were striking differences in mutations across geographic locales. The proportion of families with the most frequent founder mutation(s) of each locale differed significantly across the seven regions (P = 0.0009). Single founder CDKN2A mutations were predominant in Sweden (p.R112_L113insR, 92% of family's mutations) and the Netherlands (c.225_243del19, 90% of family's mutations). France, Spain, and Italy had the same most frequent mutation (p.G101W). Similarly, Australia and United Kingdom had the same most common mutations (p.M53I, c.IVS2-105A&gt;G, p.R24P, and p.L32P). As reported previously, there was a strong association between PC and CDKN2A mutations (P &lt; 0.0001). This relationship differed by mutation. In contrast, there was little evidence for an association between CDKN2A mutations and NST (P = 0.52) or UM (P = 0.25). There was a marginally significant association between NST and ARF (P = 0.05). However, this particular evaluation had low power and requires confirmation. This GenoMEL study provides the most extensive characterization of mutations in high-risk melanoma susceptibility genes in families with three or more melanoma patients yet available. (Cancer Res 2006; 66(20): 9818-28)

Background: The major factors individually reported to be associated with an increased frequency of CDKN2A mutations are increased number of patients with melanoma in a family, early age at melanoma diagnosis, and family members with multiple primary melanomas (MPM) or pancreatic cancer. Methods: These four features were examined in 385 families with ⩾3 patients with melanoma pooled by 17 GenoMEL groups, and these attributes were compared across continents. Results: Overall, 39% of families had CDKN2A mutations ranging from 20% (32/162) in Australia to 45% (29/65) in North America to 57% (89/157) in Europe. All four features in each group, except pancreatic cancer in Australia (p = 0.38), individually showed significant associations with CDKN2A mutations, but the effects varied widely across continents. Multivariate examination also showed different predictors of mutation risk across continents. In Australian families, ⩾2 patients with MPM, median age at melanoma diagnosis ⩽40 years and ⩾6 patients with melanoma in a family jointly predicted the mutation risk. In European families, all four factors concurrently predicted the risk, but with less stringent criteria than in Australia. In North American families, only ⩾1 patient with MPM and age at diagnosis ⩽40 years simultaneously predicted the mutation risk. Conclusions: The variation in CDKN2A mutations for the four features across continents is consistent with the lower melanoma incidence rates in Europe and higher rates of sporadic melanoma in Australia. The lack of a pancreatic cancer–CDKN2A mutation relationship in Australia probably reflects the divergent spectrum of mutations in families from Australia versus those from North America and Europe. GenoMEL is exploring candidate host, genetic and/or environmental risk factors to better understand the variation observed.

Individuals carrying melanocortin 1 receptor gene variants have an increased risk for the development of cutaneous melanoma. Melanocortin 1 receptor gene variants are also associated with other risk factors for melanoma such as fair skin and red hair. We evaluated the relationship of melanocortin 1 receptor gene variants, fair skin, red hair and the development of melanoma in 123 patients with cutaneous melanoma and 385 control subjects. To analyze the association between melanocortin 1 receptor gene variants and skin type or hair color we also made use of 453 patients with nonmelanoma skin cancer. We analyzed the coding sequence of the melanocortin 1 receptor gene region by single-stranded conformation polymorphism analysis, followed by DNA sequence analysis. Risk of melanoma dependent on the various melanocortin 1 receptor variant alleles was estimated by exposure odds ratios. The analyses of all different melanocortin 1 receptor gene variants combined, showed that the presence of melanocortin 1 receptor gene variants amounted to a higher melanoma risk, which, in stratified analyses, was independent of skin type and hair color. The odds ratios after adjusting for skin type were 3.6 (95% CI 1.7-7.2) for two variants and 2.7 (95% CI 1.5-5.1) for one variant, respectively. Compound heterozygotes and homozygotes for the Val60Leu, Val92Met, Arg142His, Arg151Cys, Arg160Trp, Arg163Gln, and His260Pro variants had odds ratios of about 4 to develop melanoma, whereas heterozygotes for these variants had half the risk. The presence of the melanocortin 1 receptor gene variant Asp84Glu appeared to impose the highest risk for cutaneous melanoma with odds ratios of 16.1 (95% CI 2.3-139.0) and 8.1 (95% CI 1.2-55.9) in compound heterozygotes and heterozygotes, respectively. The broad confidence intervals, when the different variants were analyzed separately, however, do not allow drawing definite conclusions about the magnitude of these risks. Of the more frequently occurring melanocortin 1 receptor variant alleles the Asp84Glu, Arg142His, Arg151Cys, Arg160Trp, His260Pro, and Asp294His variants were strongly associated with both fair skin and red hair. The Val60Leu, Val92Met, and Arg163Gln variant alleles, however, were only weakly or not associated with fair skin type and/or red hair, which further illustrates the finding that skin type, hair color, and melanoma are independent outcomes of the presence of melanocortin 1 receptor gene variants. We conclude that numerous melanocortin 1 receptor variants predispose to cutaneous melanoma and that possibly the Asp84Glu variant confers the highest risk. This predisposition is largely independent of skin type and hair color.

David Adams, Julia Newton-Bishop, Timothy Bishop, Nicholas Hayward and colleagues identify loss-of-function variants in POT1 in several families with early onset multiple primary melanoma. They further show that these variants disrupt telomere binding by POT1 and are associated with increased telomere length. Deleterious germline variants in CDKN2A account for around 40% of familial melanoma cases1, and rare variants in CDK4, BRCA2, BAP1 and the promoter of TERT have also been linked to the disease2,3,4,5. Here we set out to identify new high-penetrance susceptibility genes by sequencing 184 melanoma cases from 105 pedigrees recruited in the UK, The Netherlands and Australia that were negative for variants in known predisposition genes. We identified families where melanoma cosegregates with loss-of-function variants in the protection of telomeres 1 gene (POT1), with a proportion of family members presenting with an early age of onset and multiple primary tumors. We show that these variants either affect POT1 mRNA splicing or alter key residues in the highly conserved oligonucleotide/oligosaccharide-binding (OB) domains of POT1, disrupting protein-telomere binding and leading to increased telomere length. These findings suggest that POT1 variants predispose to melanoma formation via a direct effect on telomeres.

The total number of acquired melanocytic nevi on the skin is strongly correlated with melanoma risk. Here we report a meta-analysis of 11 nevus GWAS from Australia, Netherlands, United Kingdom, and United States, comprising a total of 52,506 phenotyped individuals. We confirm known loci including MTAP, PLA2G6, and IRF4, and detect novel SNPs at a genome-wide level of significance in KITLG, DOCK8, and a broad region of 9q32. In a bivariate analysis combining the nevus results with those from a recent melanoma GWAS meta-analysis (12,874 cases, 23,203 controls), SNPs near GPRC5A, CYP1B1, PPARGC1B, HDAC4, FAM208B and SYNE2 reached global significance, and other loci, including MIR146A and OBFC1, reached a suggestive level of significance. Overall, we conclude that most nevus genes affect melanoma risk (KITLG an exception), while many melanoma risk loci do not alter nevus count. For example, variants in TERC and OBFC1 affect both traits, but other telomere length maintenance genes seem to affect melanoma risk only. Our findings implicate multiple pathways in nevogenesis via genes we can show to be expressed under control of the MITF melanocytic cell lineage regulator.

The telomerase reverse transcriptase (TERT) gene is responsible for telomere maintenance in germline and stem cells, and is re-expressed in 90% of human cancers. Contrary to common concepts, CpG methylation in the TERT promoter (TERTp), was correlated with TERT mRNA expression. Furthermore, two hotspot mutations in TERTp, dubbed C228T and C250T, have been revealed to assist binding of transcription factor ETS/TCF and subsequent TERT expression. This study aimed to elucidate the combined contribution of epigenetic (promoter methylation and higher-order chromatin structure) and genetic (promoter mutations) mechanisms in regulating TERT gene expression in healthy skin and in melanoma cell lines (n=61). We unexpectedly observed that the methylation of TERTp was as high in a subset of healthy skin cells, mainly keratinocytes, as in cutaneous melanoma cell lines. In spite of the high promoter methylation fraction in wild-type (WT) samples, TERT mRNA was only expressed in the melanoma cell lines with high methylation or intermediate methylation in combination with TERT mutations. TERTp methylation was positively correlated with chromatin accessibility and expression in 8 melanoma cell lines. Cooperation between epigenetic and genetic mechanisms were best observed in heterozygous mutant cell lines as chromosome accessibility preferentially concerned the mutant allele. Combined, these results suggest a complex model in which TERT expression requires either a widely open chromatin state throughout the promoter in TERTp-WT samples due to high methylation or a combination of moderate methylation fraction/chromatin accessibility in the presence of the C228T/C250T mutations.