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Courraud J, Chater-Diehl E, Durand B, Vincent M, Del Mar Muniz Moreno M, Boujelbene I, Drouot N, Genschik L, Schaefer E, Nizon M, Gerard B, Abramowicz M, Cogné B, Bronicki L, Burglen L, Barth M, Charles P, Colin E, Coubes C, David A, Delobel B, Demurger F, Passemard S, Denommé AS, Faivre L, Feger C, Fradin M, Francannet C, Genevieve D, Goldenberg A, Guerrot AM, Isidor B, Johannesen KM, Keren B, Kibæk M, Kuentz P, Mathieu-Dramard M, Demeer B, Metreau J, Steensbjerre Møller R, Moutton S, Pasquier L, Pilekær Sørensen K, Perrin L, Renaud M, Saugier P, Rio M, Svane J, Thevenon J, Tran Mau Them F, Tronhjem CE, Vitobello A, Layet V, Auvin S, Khachnaoui K, Birling MC, Drunat S, Bayat A, Dubourg C, El Chehadeh S, Fagerberg C, Mignot C, Guipponi M, Bienvenu T, Herault Y, Thompson J, Willems M, Mandel JL, Weksberg R, Piton A. Integrative approach to interpret DYRK1A variants, leading to a frequent neurodevelopmental disorder. Genet Med 2021; 23:2150-2159. [PMID: 34345024 DOI: 10.1038/s41436-021-01263-1] [Citation(s) in RCA: 15] [Impact Index Per Article: 5.0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [MESH Headings] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 01/26/2021] [Revised: 06/14/2021] [Accepted: 06/15/2021] [Indexed: 11/10/2022] Open
Abstract
PURPOSE DYRK1A syndrome is among the most frequent monogenic forms of intellectual disability (ID). We refined the molecular and clinical description of this disorder and developed tools to improve interpretation of missense variants, which remains a major challenge in human genetics. METHODS We reported clinical and molecular data for 50 individuals with ID harboring DYRK1A variants and developed (1) a specific DYRK1A clinical score; (2) amino acid conservation data generated from 100 DYRK1A sequences across different taxa; (3) in vitro overexpression assays to study level, cellular localization, and kinase activity of DYRK1A mutant proteins; and (4) a specific blood DNA methylation signature. RESULTS This integrative approach was successful to reclassify several variants as pathogenic. However, we questioned the involvement of some others, such as p.Thr588Asn, still reported as likely pathogenic, and showed it does not cause an obvious phenotype in mice. CONCLUSION Our study demonstrated the need for caution when interpreting variants in DYRK1A, even those occurring de novo. The tools developed will be useful to interpret accurately the variants identified in the future in this gene.
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Affiliation(s)
- Jérémie Courraud
- Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire, Illkirch, France
- Centre National de la Recherche Scientifique, UMR7104, Illkirch, France
- Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale, U964, Illkirch, France
- Université de Strasbourg, Illkirch, France
| | - Eric Chater-Diehl
- Genetics and Genome Biology, The Hospital for Sick Children, Toronto, ON, Canada
| | - Benjamin Durand
- Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire, Illkirch, France
- Centre National de la Recherche Scientifique, UMR7104, Illkirch, France
- Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale, U964, Illkirch, France
- Université de Strasbourg, Illkirch, France
| | - Marie Vincent
- Service de Génétique Médicale, CHU de Nantes & Inserm, CNRS, Université de Nantes, l'institut du thorax, Nantes, France
| | - Maria Del Mar Muniz Moreno
- Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire, Illkirch, France
- Centre National de la Recherche Scientifique, UMR7104, Illkirch, France
- Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale, U964, Illkirch, France
- Université de Strasbourg, Illkirch, France
| | - Imene Boujelbene
- Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire, Illkirch, France
- Centre National de la Recherche Scientifique, UMR7104, Illkirch, France
- Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale, U964, Illkirch, France
- Université de Strasbourg, Illkirch, France
- Unité de Génétique Moléculaire, IGMA, Hôpitaux Universitaire de Strasbourg, Strasbourg, France
| | - Nathalie Drouot
- Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire, Illkirch, France
- Centre National de la Recherche Scientifique, UMR7104, Illkirch, France
- Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale, U964, Illkirch, France
- Université de Strasbourg, Illkirch, France
| | - Loréline Genschik
- Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire, Illkirch, France
- Centre National de la Recherche Scientifique, UMR7104, Illkirch, France
- Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale, U964, Illkirch, France
- Université de Strasbourg, Illkirch, France
| | - Elise Schaefer
- Service de Génétique Médicale, IGMA, Hôpitaux Universitaires de Strasbourg, Strasbourg, France
| | - Mathilde Nizon
- Service de Génétique Médicale, CHU de Nantes & Inserm, CNRS, Université de Nantes, l'institut du thorax, Nantes, France
| | - Bénédicte Gerard
- Unité de Génétique Moléculaire, IGMA, Hôpitaux Universitaire de Strasbourg, Strasbourg, France
| | - Marc Abramowicz
- Service of Genetic Medicine, University Hospitals of Geneva, Geneva, Switzerland
| | - Benjamin Cogné
- Service de Génétique Médicale, CHU de Nantes & Inserm, CNRS, Université de Nantes, l'institut du thorax, Nantes, France
| | | | - Lydie Burglen
- Centre de référence des malformations et maladies congénitales du cervelet et Département de génétique et embryologie médicale, APHP, Sorbonne Université, Hôpital Armand Trousseau, Paris, France
| | - Magalie Barth
- Pediatrics & Biochemistry and Genetics, Department, Angers Hospital, Angers, France
| | - Perrine Charles
- Genetic Department, University Hospital Pitié-Salpêtrière, AP-HP, Paris, France
| | - Estelle Colin
- Pediatrics & Biochemistry and Genetics, Department, Angers Hospital, Angers, France
| | - Christine Coubes
- Département de Génétique Médicale maladies rares et médecine personnalisée, Centre de Référence Maladies Rares Anomalies du Développement, Hôpital Arnaud de Villeneuve, Université Montpellier, Montpellier, France
| | - Albert David
- Service de Génétique Médicale, CHU de Nantes & Inserm, CNRS, Université de Nantes, l'institut du thorax, Nantes, France
| | - Bruno Delobel
- Centre de Génétique Chromosomique, GHICL, Hôpital Saint Vincent de Paul, Lille, France
| | | | - Sandrine Passemard
- Département de Génétique, Hôpital Universitaire Robert Debré, APHP, Paris, France
| | - Anne-Sophie Denommé
- Centre de Génétique et Centre de Référence Anomalies du développement et Syndromes malformatifs, Hôpital d'Enfants and INSERM UMR1231 GAD, FHU TRANSLAD, CHU de Dijon, Dijon, France
- Unité Fonctionnelle d'Innovation en Diagnostique Génomique des Maladies Rares, Pôle de Biologie, FHU-TRANSLAD, CHU Dijon Bourgogne, Dijon, France
| | - Laurence Faivre
- Centre de Génétique et Centre de Référence Anomalies du développement et Syndromes malformatifs, Hôpital d'Enfants and INSERM UMR1231 GAD, FHU TRANSLAD, CHU de Dijon, Dijon, France
| | - Claire Feger
- Unité de Génétique Moléculaire, IGMA, Hôpitaux Universitaire de Strasbourg, Strasbourg, France
| | - Mélanie Fradin
- Centre de Référence Maladies Rares, Unité Fonctionnelle de Génétique Médicale, CHU, Rennes, France
| | - Christine Francannet
- Service de Génétique médicale, CHU de Clermont-Ferrand, Clermont-Ferrand, France
| | - David Genevieve
- Département de Génétique Médicale maladies rares et médecine personnalisée, Centre de Référence Maladies Rares Anomalies du Développement, Hôpital Arnaud de Villeneuve, Université Montpellier, Montpellier, France
| | - Alice Goldenberg
- Normandie Univ, UNIROUEN, Inserm U1245 and Rouen University Hospital, Department of Genetics and Reference Center for Developmental Disorders, F 76000, Normandy Center for Genomic and Personalized Medicine, Rouen, France
| | - Anne-Marie Guerrot
- Normandie Univ, UNIROUEN, Inserm U1245 and Rouen University Hospital, Department of Genetics and Reference Center for Developmental Disorders, F 76000, Normandy Center for Genomic and Personalized Medicine, Rouen, France
| | - Bertrand Isidor
- Service de Génétique Médicale, CHU de Nantes & Inserm, CNRS, Université de Nantes, l'institut du thorax, Nantes, France
| | - Katrine M Johannesen
- Department of Epilepsy Genetics and Personalized Treatment, The Danish Epilepsy Centre, Dianalund, Denmark
- Institute for Regional Health Services, University of Southern Denmark, Odense, Denmark
| | - Boris Keren
- Genetic Department, University Hospital Pitié-Salpêtrière, AP-HP, Paris, France
| | - Maria Kibæk
- Department of Clinical Genetics, Odense Denmark Hospital, Odense University Hospital, Odense, Denmark
| | - Paul Kuentz
- Centre de Génétique et Centre de Référence Anomalies du développement et Syndromes malformatifs, Hôpital d'Enfants and INSERM UMR1231 GAD, FHU TRANSLAD, CHU de Dijon, Dijon, France
| | - Michèle Mathieu-Dramard
- Service de Génétique Clinique, Centre de référence maladies rares, CHU d'Amiens-site Sud, Amiens, France
| | - Bénédicte Demeer
- Service de Génétique Clinique, Centre de référence maladies rares, CHU d'Amiens-site Sud, Amiens, France
| | - Julia Metreau
- APHP, Service de neurologie pédiatrique, Hôpital Universitaire Bicetre, Le Kremlin-Bicetre, France
| | - Rikke Steensbjerre Møller
- Department of Epilepsy Genetics and Personalized Treatment, The Danish Epilepsy Centre, Dianalund, Denmark
- Institute for Regional Health Services, University of Southern Denmark, Odense, Denmark
| | - Sébastien Moutton
- Centre de Génétique et Centre de Référence Anomalies du développement et Syndromes malformatifs, Hôpital d'Enfants and INSERM UMR1231 GAD, FHU TRANSLAD, CHU de Dijon, Dijon, France
| | - Laurent Pasquier
- Centre de Référence Maladies Rares, Unité Fonctionnelle de Génétique Médicale, CHU, Rennes, France
| | - Kristina Pilekær Sørensen
- Department of Clinical Genetics, Odense Denmark Hospital, Odense University Hospital, Odense, Denmark
| | - Laurence Perrin
- Department of Genetics, Robert Debré Hospital, AP-HP, Paris, France
| | - Mathilde Renaud
- Service de Génétique Clinique et de Neurologie, Hôpital Brabois Enfants, Nancy, France
| | - Pascale Saugier
- Normandie Univ, UNIROUEN, Inserm U1245 and Rouen University Hospital, Department of Genetics and Reference Center for Developmental Disorders, F 76000, Normandy Center for Genomic and Personalized Medicine, Rouen, France
| | - Marlène Rio
- Department of medical genetics and reference centre for rare intellectual disabilities, INSERM UMR 1163, Paris Descartes-Sorbonne Paris Cité University, Imagine Institute, Necker Enfants Malades Hospital, Paris, France
| | - Joane Svane
- Department of Clinical Genetics, Odense Denmark Hospital, Odense University Hospital, Odense, Denmark
| | - Julien Thevenon
- Department of Genetics and Reproduction, Centre Hospitalo-Universitaire Grenoble-Alpes, Grenoble, France
| | - Frédéric Tran Mau Them
- Centre de Génétique et Centre de Référence Anomalies du développement et Syndromes malformatifs, Hôpital d'Enfants and INSERM UMR1231 GAD, FHU TRANSLAD, CHU de Dijon, Dijon, France
- Unité Fonctionnelle d'Innovation en Diagnostique Génomique des Maladies Rares, Pôle de Biologie, FHU-TRANSLAD, CHU Dijon Bourgogne, Dijon, France
| | | | - Antonio Vitobello
- Centre de Génétique et Centre de Référence Anomalies du développement et Syndromes malformatifs, Hôpital d'Enfants and INSERM UMR1231 GAD, FHU TRANSLAD, CHU de Dijon, Dijon, France
| | - Valérie Layet
- Consultations de génétique, Groupe Hospitalier du Havre, Le Havre, France
| | - Stéphane Auvin
- Center for rare epilepsies & epilepsy unit Robert-Debré Hospital, APHP, & INSERM NeuroDiderot, Université de Paris, Paris, France
| | - Khaoula Khachnaoui
- Université Côte d'Azur, Inserm U1081, CNRS UMR7284, IRCAN, CHU de Nice, Nice, France
| | | | - Séverine Drunat
- Département de Génétique, Hôpital Universitaire Robert Debré, Paris, France
| | - Allan Bayat
- Department of Clinical Genetics, Odense Denmark Hospital, Odense University Hospital, Odense, Denmark
| | - Christèle Dubourg
- Laboratoire de Génétique Moléculaire, CHU Pontchaillou, UMR 6290 CNRS, IGDR, Faculté de Médecine, Université de Rennes 1, Rennes, France
| | - Salima El Chehadeh
- Unité de Génétique Moléculaire, IGMA, Hôpitaux Universitaire de Strasbourg, Strasbourg, France
| | - Christina Fagerberg
- Department of Clinical Genetics, Odense Denmark Hospital, Odense University Hospital, Odense, Denmark
| | - Cyril Mignot
- Pediatrics & Biochemistry and Genetics, Department, Angers Hospital, Angers, France
| | - Michel Guipponi
- Service of Genetic Medicine, University Hospitals of Geneva, Geneva, Switzerland
| | - Thierry Bienvenu
- Molecular Genetics Laboratory, Cochin Hospital, APHP.Centre-Université de Paris, and INSERM UMR 1266, Institut de Psychiatrie et de Neurosciences de Paris, Paris, France
| | - Yann Herault
- Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire, Illkirch, France
- Centre National de la Recherche Scientifique, UMR7104, Illkirch, France
- Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale, U964, Illkirch, France
- Université de Strasbourg, Illkirch, France
| | - Julie Thompson
- Complex Systems and Translational Bioinformatics (CSTB), ICube laboratory-CNRS, Fédération de Médecine Translationnelle de Strasbourg (FMTS), University of Strasbourg, Strasbourg, France
| | - Marjolaine Willems
- Département de Génétique Médicale maladies rares et médecine personnalisée, Centre de Référence Maladies Rares Anomalies du Développement, Hôpital Arnaud de Villeneuve, Université Montpellier, Montpellier, France
| | - Jean-Louis Mandel
- Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire, Illkirch, France
- Centre National de la Recherche Scientifique, UMR7104, Illkirch, France
- Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale, U964, Illkirch, France
- Université de Strasbourg, Illkirch, France
| | - Rosanna Weksberg
- Genetics and Genome Biology, The Hospital for Sick Children, Toronto, ON, Canada
- Division of Clinical and Metabolic Genetics, The Hospital for Sick Children, Toronto, ON, Canada
- Department of Molecular Genetics, University of Toronto, Toronto, ON, Canada
- Department of Pediatrics, University of Toronto, Toronto, ON, Canada
- Institute of Medical Science, School of Graduate Studies, University of Toronto, Toronto, ON, Canada
| | - Amélie Piton
- Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire, Illkirch, France.
- Centre National de la Recherche Scientifique, UMR7104, Illkirch, France.
- Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale, U964, Illkirch, France.
- Université de Strasbourg, Illkirch, France.
- Unité de Génétique Moléculaire, IGMA, Hôpitaux Universitaire de Strasbourg, Strasbourg, France.
- Institut Universitaire de France, Paris, France.
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