Neurodegenerative Genetics The underlying genetics of neurodegenerative disorders tend not to be well understood. Novarino et al. (p. 506 ; see the Perspective by Singleton ) investigated the underlying genetics of hereditary spastic paraplegia (HSP), a human neurodegenerative disease, by sequencing the exomes of individuals with recessive neurological disorders. Loss-of-function gene mutations in both novel genes and genes previously implicated for this condition were identified, and several were functionally validated.

MicroRNAs (miRNAs) are small non-coding RNAs that associate with Argonaute proteins to regulate gene expression at the post-transcriptional level in the cytoplasm. However, recent studies have reported that some miRNAs localize to and function in other cellular compartments. Mitochondria harbour their own genetic system that may be a potential site for miRNA mediated post-transcriptional regulation. We aimed at investigating whether nuclear-encoded miRNAs can localize to and function in human mitochondria. To enable identification of mitochondrial-enriched miRNAs, we profiled the mitochondrial and cytosolic RNA fractions from the same HeLa cells by miRNA microarray analysis. Mitochondria were purified using a combination of cell fractionation and immunoisolation, and assessed for the lack of protein and RNA contaminants. We found 57 miRNAs differentially expressed in HeLa mitochondria and cytosol. Of these 57, a signature of 13 nuclear-encoded miRNAs was reproducibly enriched in mitochondrial RNA and validated by RT-PCR for hsa-miR-494, hsa-miR-1275 and hsa-miR-1974. The significance of their mitochondrial localization was investigated by characterizing their genomic context, cross-species conservation and instrinsic features such as their size and thermodynamic parameters. Interestingly, the specificities of mitochondrial versus cytosolic miRNAs were underlined by significantly different structural and thermodynamic parameters. Computational targeting analysis of most mitochondrial miRNAs revealed not only nuclear but also mitochondrial-encoded targets. The functional relevance of miRNAs in mitochondria was supported by the finding of Argonaute 2 localization to mitochondria revealed by immunoblotting and confocal microscopy, and further validated by the co-immunoprecipitation of the mitochondrial transcript COX3. This study provides the first comprehensive view of the localization of RNA interference components to the mitochondria. Our data outline the molecular bases for a novel layer of crosstalk between nucleus and mitochondria through a specific subset of human miRNAs that we termed 'mitomiRs'.

Leber congenital amaurosis (LCA)/early-onset severe retinal dystrophy (EOSRD) stand as primary causes of incurable childhood blindness. This study investigates the clinical and molecular architecture of syndromic and non-syndromic LCA/EOSRD within a Chilean cohort (67 patients/60 families). Leveraging panel sequencing, 95.5% detection was achieved, revealing 17 genes and 126 variants (32 unique). CRB1, LCA5, and RDH12 dominated (71.9%), with CRB1 being the most prevalent (43.8%). Notably, four unique variants (LCA5 p.Glu415*, CRB1 p.Ser1049Aspfs*40 and p.Cys948Tyr, RDH12 p.Leu99Ile) constituted 62.7% of all disease alleles, indicating their importance for targeted analysis in Chilean patients. This study underscores a high degree of inbreeding in Chilean families affected by pediatric retinal blindness, resulting in a limited mutation repertoire. Furthermore, it complements and reinforces earlier reports, indicating the involvement of ADAM9 and RP1 as uncommon causes of LCA/EOSRD. These data hold significant value for patient and family counseling, pharmaceutical industry endeavors in personalized medicine, and future enrolment in gene therapy-based treatments, particularly with ongoing trials (LCA5) or advancing preclinical developments (CRB1 and RDH12).

Abstract Context Congenital hypothyroidism (CH) is the most common neonatal endocrine disorder and is chiefly caused by thyroid dysgenesis (CHTD). The inheritance mode of the disease remains complex. Objectives Gain insight into the inheritance mode of CHTD. Design Prospective multicenter nationwide translational study in France. Patients We prospectively included 514 patients with CH diagnosed through systematic newborn screening (HYPOTYGEN cohort). We focused on CHTD cases and studied their clinical and molecular phenotypes. Methods Targeted next-generation sequencing using a 78-gene panel, including genes involved in thyroid development, function, transport, metabolism and action of thyroid hormones. Statistical analysis, familial segregation and in vitro functional studies focusing on cell migration have been performed. Results We analyzed the clinical phenotypes of 458 patients with CH. Cardiac and renal malformations were present in 7.7%(14/182) and 3.9%(7/178) of patients, respectively. Genetic analysis was performed on 292 patients of the cohort, based on criteria for ethnicity and availability of DNA samples for index cases and their parents. A disease-causing mutation in one of the 10 known genes for CHTD was identified in 20/292 (6.8%) patients. We found a digenic mode of inheritance in 16 (5.5%) patients, each carrying a variant in a thyroid development gene and a variant in the H2O2 generation complex gene DUOX2/DUOXA2. Familial segregation analysis and in vitro functional studies supported this model. Conclusion This work expands our understanding of the molecular causes of CHTD by demonstrating that digenic inheritance can be implicated, with deleterious variants in thyroid development and DUOX2/DUOXA2 genes. The complexity of this model implies a revision of the genetic landscape of CHTD and specific clinical care of patients during long-term follow-up. Clinicaltrials.gov registration NCT01916018