Skeletal muscle adapts to decreases in activity and load by undergoing atrophy. To identify candidate molecular mediators of muscle atrophy, we performed transcript profiling. Although many genes were up-regulated in a single rat model of atrophy, only a small subset was universal in all atrophy models. Two of these genes encode ubiquitin ligases: Muscle RING Finger 1 ( MuRF1 ), and a gene we designate Muscle Atrophy F-box ( MAFbx ), the latter being a member of the SCF family of E3 ubiquitin ligases. Overexpression of MAFbx in myotubes produced atrophy, whereas mice deficient in either MAFbx or MuRF1 were found to be resistant to atrophy. These proteins are potential drug targets for the treatment of muscle atrophy.

The angiopoietins have recently joined the members of the vascular endothelial growth factor family as the only known growth factors largely specific for vascular endothelium. The angiopoietins include a naturally occurring agonist, angiopoietin-1, as well as a naturally occurring antagonist, angiopoietin-2, both of which act by means of the Tie2 receptor. We now report our attempts to use homology-based cloning approaches to identify new members of the angiopoietin family. These efforts have led to the identification of two new angiopoietins, angiopoietin-3 in mouse and angiopoietin-4 in human; we have also identified several more distantly related sequences that do not seem to be true angiopoietins, in that they do not bind to the Tie receptors. Although angiopoietin-3 and angiopoietin-4 are strikingly more structurally diverged from each other than are the mouse and human versions of angiopoietin-1 and angiopoietin-2, they appear to represent the mouse and human counterparts of the same gene locus, as revealed in our chromosomal localization studies of all of the angiopoietins in mouse and human. The structural divergence of angiopoietin-3 and angiopoietin-4 appears to underlie diverging functions of these counterparts. Angiopoietin-3 and angiopoietin-4 have very different distributions in their respective species, and angiopoietin-3 appears to act as an antagonist, whereas angiopoietin-4 appears to function as an agonist.

Ghrelin O -acyltransferase (GOAT) attaches octanoate to proghrelin, which is processed to ghrelin, an octanoylated peptide hormone that stimulates release of growth hormone (GH) from pituitary cells. Elimination of the gene encoding ghrelin or its receptor produces only mild phenotypes in mice. Thus, the essential function of ghrelin is obscure. Here, we eliminate the Goat gene in mice, thereby eliminating all octanoylated ghrelin from blood. On normal or high fat diets, Goat −/− mice grew and maintained the same weights as wild-type (WT) littermates. When subjected to 60% calorie restriction, WT and Goat −/− mice both lost 30% of body weight and 75% of body fat within 4 days. In both lines, fasting blood glucose initially declined equally. After 4 days, glucose stabilized in WT mice at 58–76 mg/dL. In Goat −/− mice, glucose continued to decline, reaching 12–36 mg/dL on day 7. At this point, WT mice showed normal physical activity, whereas Goat −/− mice were moribund. GH rose progressively in calorie-restricted WT mice and less in Goat −/− mice. Infusion of either ghrelin or GH normalized blood glucose in Goat −/− mice and prevented death. Thus, an essential function of ghrelin in mice is elevation of GH levels during severe calorie restriction, thereby preserving blood glucose and preventing death.

While a number of growth factors have been described that are highly specific for particular cell lineages, neither a factor nor a receptor uniquely specific to the skeletal muscle lineage has previously been described. Here we identify a receptor tyrosine kinase (RTK) specific to skeletal muscle, which we term "MuSK" for muscle-specific kinase. MuSK is expressed at low levels in proliferating myoblasts and is induced upon differentiation and fusion. In the embryo, it is specifically expressed in early myotomes and developing muscle. MuSK is then dramatically down-regulated in mature muscle, where it remains prominent only at the neuromuscular junction; MuSK is thus the only known RTK that localizes to the neuromuscular junction. Strikingly, MuSK expression is dramatically induced throughout the adult myofiber after denervation, block of electrical activity, or physical immobilization. In humans, MuSK maps to chromosome 9q31.3-32, which overlaps with the region reported to contain the Fukuyama muscular dystrophy mutation. Identification of MuSK introduces a novel receptor-factor system that seems sure to play an important and selective role in many aspects of skeletal muscle development and function.

We have identified transcripts encoding several differentforms of rat TrkC, a member of the Trk family of receptor tyrosine kinases that serves as a receptor for neurotrophin-3. Some forms of TrkC lack the intracytoplasmic kinase domain and thus resemble previously defined truncated variants of TrkB. Other forms of TrkC contain variable-sized amino acid insertions within the tyrosine kinase domain. Transcripts encoding all forms of TrkC can be detected throughout the nervous system, displaying substantial overlap as well as mutually exclusive distribution patterns with transcripts for TrkB. Strikingly, only transcripts encoding the truncated forms of TrkB and TrkC are found in astrocytes, peripheral nerve, and nonneural tissues. Finally, forms of TrkC containing insertions within the kinase domain retain their ability to autophosphorylate in response to neurotrophin-3, but cannot mediate proliferation in fibroblasts or neuronal differentiation in PC12 cells. We have identified transcripts encoding several differentforms of rat TrkC, a member of the Trk family of receptor tyrosine kinases that serves as a receptor for neurotrophin-3. Some forms of TrkC lack the intracytoplasmic kinase domain and thus resemble previously defined truncated variants of TrkB. Other forms of TrkC contain variable-sized amino acid insertions within the tyrosine kinase domain. Transcripts encoding all forms of TrkC can be detected throughout the nervous system, displaying substantial overlap as well as mutually exclusive distribution patterns with transcripts for TrkB. Strikingly, only transcripts encoding the truncated forms of TrkB and TrkC are found in astrocytes, peripheral nerve, and nonneural tissues. Finally, forms of TrkC containing insertions within the kinase domain retain their ability to autophosphorylate in response to neurotrophin-3, but cannot mediate proliferation in fibroblasts or neuronal differentiation in PC12 cells.

Mice genetically engineered to be humanized for their Ig genes allow for human antibody responses within a mouse background (HumAb mice), providing a valuable platform for the generation of fully human therapeutic antibodies. Unfortunately, existing HumAb mice do not have fully functional immune systems, perhaps because of the manner in which their genetic humanization was carried out. Heretofore, HumAb mice have been generated by disrupting the endogenous mouse Ig genes and simultaneously introducing human Ig transgenes at a different and random location; KO-plus-transgenic humanization. As we describe in the companion paper, we attempted to make mice that more efficiently use human variable region segments in their humoral responses by precisely replacing 6 Mb of mouse Ig heavy and kappa light variable region germ-line gene segments with their human counterparts while leaving the mouse constant regions intact, using a unique in situ humanization approach. We reasoned the introduced human variable region gene segments would function indistinguishably in their new genetic location, whereas the retained mouse constant regions would allow for optimal interactions and selection of the resulting antibodies within the mouse environment. We show that these mice, termed VelocImmune mice because they were generated using VelociGene technology, efficiently produce human:mouse hybrid antibodies (that are rapidly convertible to fully human antibodies) and have fully functional humoral immune systems indistinguishable from those of WT mice. The efficiency of the VelocImmune approach is confirmed by the rapid progression of 10 different fully human antibodies into human clinical trials.

Individuals with obsessive-compulsive disorder (OCD) perform obsessive repetitive actions. Shahin Rafii and his colleagues show that mice lacking the gene Slitrk5 show OCD-like behavioral phenotypes and have deficits in corticostriatal communication in the brain. Obsessive-compulsive disorder (OCD) is a common psychiatric disorder defined by the presence of obsessive thoughts and repetitive compulsive actions, and it often encompasses anxiety and depressive symptoms1,2. Recently, the corticostriatal circuitry has been implicated in the pathogenesis of OCD3,4. However, the etiology, pathophysiology and molecular basis of OCD remain unknown. Several studies indicate that the pathogenesis of OCD has a genetic component5,6,7,8. Here we demonstrate that loss of a neuron-specific transmembrane protein, SLIT and NTRK-like protein-5 (Slitrk5), leads to OCD-like behaviors in mice, which manifests as excessive self-grooming and increased anxiety-like behaviors, and is alleviated by the selective serotonin reuptake inhibitor fluoxetine. Slitrk5−/− mice show selective overactivation of the orbitofrontal cortex, abnormalities in striatal anatomy and cell morphology and alterations in glutamate receptor composition, which contribute to deficient corticostriatal neurotransmission. Thus, our studies identify Slitrk5 as an essential molecule at corticostriatal synapses and provide a new mouse model of OCD-like behaviors.

Significance This paper describes a major advance in genomic engineering, describing by far the largest genetic humanization of the mouse ever attempted. Six megabases of mouse immune genes were replaced in a precise manner and “in situ” (in the orthologous position) with the corresponding human immune genes using largechimeric bacterial artificial chromosome targeting vectors. The accompanying manuscript demonstrates that the engineered mice function with high efficiency and have already generated therapeutic candidates that have progressed into human trials.

Significance Here we show that ANGPTL8 plays a major role in the trafficking of triglycerides to peripheral tissues in response to food intake in mice. Circulating triglycerides are predominantly delivered to skeletal muscle and heart during fasting and are partitioned to adipose tissue upon refeeding. The postprandial increase in triglyceride delivery to adipose tissue is abolished in mice lacking ANGPTL8; consequently, the mice fail to replenish triglyceride stores in adipose tissue. Despite major alterations in triglyceride metabolism, no defects in glucose metabolism were detected in Angptl8 −/− mice. The finding that plasma triglyceride levels are lower in Angptl8 +/− mice suggests that even partial inhibition of ANGPTL8 may provide therapeutic benefit for treatment of dyslipidemia.

In 2007, the International Knockout Mouse Consortium (IKMC) made the ambitious promise to generate mutations in virtually every protein-coding gene of the mouse genome in a concerted worldwide action. Now, 5 years later, the IKMC members have developed high-throughput gene trapping and, in particular, gene-targeting pipelines and generated more than 17,400 mutant murine embryonic stem (ES) cell clones and more than 1,700 mutant mouse strains, most of them conditional. A common IKMC web portal (www.knockoutmouse.org) has been established, allowing easy access to this unparalleled biological resource. The IKMC materials considerably enhance functional gene annotation of the mammalian genome and will have a major impact on future biomedical research.