Identification of a novel candidate gene for non-syndromic autosomal recessive intellectual disability: the WASH complex member SWIP

Abstract

High throughput sequencing has greatly facilitated the elucidation of genetic disorders, but compared to recessive X-linked diseases, the search for genetic defects underlying autosomal recessive disorders remains a challenge. In a large consanguineous family with autosomal recessive intellectual disability, we have combined homozygosity mapping, targeted exon enrichment and high throughput sequencing to identify the underlying gene defect. Using homozygosity mapping we identified a 13 Mb region on chromosome 12, which could be narrowed down to 12.5 Mb using microsatellite finemapping. This region contains 159 genes. After targeted exon enrichment of the specified region, high throughput sequencing was performed. Only two molecular changes remained after appropriate SNP filtering, including a non-synonymous sequence change in the SWIP (Strumpellin and WASH-Interacting Protein) gene. SWIP is a member of the recently discovered WASH complex, which is involved in actin polymerization and multiple endosomal transport processes. Based on high pathogenicity and evolutionary conservation scores, as well as functional considerations, this gene defect is considered to be the cause for ID in this family. In line with this assumption, we could show that this mutation leads to significantly reduced SWIP levels and to destabilization of the entire WASH complex. Thus, our findings suggest that SWIP is a novel gene for autosomal recessive ID.

Neue Sequenzierungsverfahren (engl. high throughput sequencing) haben die Aufklärung genetischer Defekte vereinfacht. Im Vergleich zu rezessiven X-gebundenen Erkrankungen, stellt die Suche nach Genen für autosomal rezessive Krankheiten noch eine Herausforderung dar. Um den ursächlichen Gendefekt in einer grossen konsanguinen Familie mit autosomal rezessiver mentaler Retardierung zu identifizieren, haben wir eine Kombination von Homoyzygotiekartierung, gezielter Exonanreicherung und Hoch-Durchfluss- Sequenzierung angewandt. Die Homozygotiekartierung ergab eine 13 Mb grosse Region auf Chromosom 12. Diese Region konnte durch Feinkartierung mit Mikrosattelitenmarker auf 12.5 Mb eingegrenzt werden. Die identifizierte Region enthielt 159 Gene. Nach gezielter Exonanreicherung dieser Gene wurde eine Hoch-Durchfluss Sequenzierung durchgeführt. Im Anschluß an die kritische Durchsich der SNP Varianten blieben zwei molekulare Veränderungen übrig. Eine davon war eine nicht synonyme Sequenzveränderung in dem SWIP Gen (Strumpellin and WASH-Interacting Protein). SWIP ist ein Bestandteil des vor kurzem beschriebenen WASH-Komplexes, welcher eine Rolle in der Aktin Polymerisierung und mehreren endosomalen Transportprozessen spielt. Aufgrund der evolutionären Konserviertheit der betroffenen Aminosäure sowie funktioneller Erwägungen wurde dieser Gendefekt als ursächlich für die Erkrankung angesehen. Übereinstimmend mit dieser Annahme konnten wir zeigen, dass die Mutation zu einer deutlichen Reduktion der SWIP Expression und zu einer Destabilisierung des gesamten WASH Komplexes führt. Zusammenfassend belegen unsere Ergebnisse, dass wir mit SWIP ein neues Krankheitsgen für autosomal rezessive mentale Retardierung gefunden haben.