18
1 SUPPLEMENTARY MATERIAL Mutations in MEGF10, a regulator of satellite cell myogenesis, cause earlyonset myopathy, areflexia, respiratory distress and dysphagia (EMARDD) Clare V. Logan 1 *, Barbara Lucke 2 *, Caroline Pottinger 3 *, Zakia A. Abdelhamed 1,7 , David A. Parry 1 , Katarzyna Szymanska 1 , Christine P. Diggle 1 , Anne van Riesen 2 , Joanne E. Morgan 1 , Grace Markham 1 , Ian Ellis 4 , Adnan Y. Manzur 5 , Alexander F. Markham 1 , Mike Shires 1 , Tim Helliwell 6 , Mariacristina Scoto 5 , Christoph Hübner 2 , David T. Bonthron 1 , Graham R. Taylor 1 , Eamonn Sheridan 1 , Francesco Muntoni 5 , Ian M. Carr 1 , Markus Schuelke 2 §, Colin A. Johnson 1 § 1 Leeds Institute of Molecular Medicine, The University of Leeds, UK. 2 Department of Neuropediatrics and NeuroCure Clinical Research Center, Charité Universitätsmedizin Berlin, Berlin, Germany. 3 Clinical Genetics Unit, West Midlands Regional Genetics Service, Birmingham Women’s Hospital, Birmingham, UK. 4 Department of Clinical Genetics, Alder Hey Children's Hospital, Liverpool, UK. 5 Dubowitz Neuromuscular Centre, Institute of Child Health & Great Ormond Street Hospital for Children, London, UK. 6 Duncan Building, Royal Liverpool University Hospital, Liverpool, UK. 7 Department of Anatomy & Embryology, Faculty of Medicine (Girls’ Section), AlAzhar University, Cairo, Egypt. * These authors contributed equally to this work. § These authors jointly directed the project. Correspondence should be addressed to C.A.J. ([email protected] ) or M.S. ([email protected] ). Nature Genetics: doi:10.1038/ng.995

SUPPLEMENTARY MATERIAL in MEGF10 a regulator of satellite ... · Clinical Genetics, Alder Hey Children's Hospital, Liverpool, UK. 5 Dubowitz Neuromuscular Centre, Institute of Child

  • Upload
    others

  • View
    1

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: SUPPLEMENTARY MATERIAL in MEGF10 a regulator of satellite ... · Clinical Genetics, Alder Hey Children's Hospital, Liverpool, UK. 5 Dubowitz Neuromuscular Centre, Institute of Child

SUPPLEMENTARY MATERIAL 

Mutations in MEGF10, a regulator of satellite cell myogenesis, cause early‐

onset myopathy, areflexia, respiratory distress and dysphagia (EMARDD) 

 

Clare V. Logan1*, Barbara Lucke2*, Caroline Pottinger3*, Zakia A. Abdelhamed1,7, David A.  Parry1,  Katarzyna  Szymanska1,  Christine  P.  Diggle1,  Anne  van  Riesen2,  Joanne  E. Morgan1, Grace Markham1,  Ian Ellis4, Adnan Y. Manzur5, Alexander F. Markham1, Mike Shires1,  Tim  Helliwell6, Mariacristina  Scoto5,  Christoph  Hübner2,  David  T.  Bonthron1, Graham  R.  Taylor1,  Eamonn  Sheridan1,  Francesco  Muntoni5,  Ian  M.  Carr1,  Markus Schuelke2§, Colin A. Johnson1§ 

 1  Leeds  Institute  of Molecular Medicine,  The University  of  Leeds, UK.  2 Department  of Neuropediatrics  and 

NeuroCure Clinical Research Center, Charité Universitätsmedizin Berlin, Berlin, Germany. 3 Clinical Genetics Unit, 

West Midlands  Regional Genetics  Service,  Birmingham Women’s Hospital,  Birmingham, UK.  4 Department  of 

Clinical Genetics, Alder Hey Children's Hospital,  Liverpool, UK.  5 Dubowitz Neuromuscular Centre,  Institute of 

Child  Health &  Great  Ormond  Street  Hospital  for  Children,  London,  UK.  6  Duncan  Building,  Royal  Liverpool 

University Hospital, Liverpool, UK. 7 Department of Anatomy & Embryology, Faculty of Medicine (Girls’ Section), 

Al‐Azhar University, Cairo, Egypt. 

 

* These authors contributed equally to this work. 

§ These authors jointly directed the project. 

 

Correspondence should be addressed to C.A.J. ([email protected]) or M.S. ([email protected]). 

   

Nature Genetics: doi:10.1038/ng.995

Page 2: SUPPLEMENTARY MATERIAL in MEGF10 a regulator of satellite ... · Clinical Genetics, Alder Hey Children's Hospital, Liverpool, UK. 5 Dubowitz Neuromuscular Centre, Institute of Child

SUPPLEMENTARY FIGURES 

Supplementary  Figure 1: Haplotype  analysis of  family B  for  the  EMARDD  locus on  chromosome 5q23.  The 

indicated microsatellite markers were genotyped for all available individuals in generations III to V. The minimal 

interval  is  indicated by  the arrow  (boundaries 119.1‐135.3 Mb) with  the putative disease haplotype  in black. 

Segregation of other haplotypes is indicated by various patterned fills. 

Nature Genetics: doi:10.1038/ng.995

Page 3: SUPPLEMENTARY MATERIAL in MEGF10 a regulator of satellite ... · Clinical Genetics, Alder Hey Children's Hospital, Liverpool, UK. 5 Dubowitz Neuromuscular Centre, Institute of Child

marker Mb (B36.1)

D5S1505 119.10 962162852452 452452852452D5S2120 128.43 251741251741 541741251741D5S2110 130.88 562962762562 962562762562D5S2117 133.06 722DN422422 512422422422D5S816 135.30 732052232732 542732232732

D5S1505 119.10 852452452452852452452452852452962452962852962452962852962852162852D5S2120 128.43 251741541741741741541741741541251741251251251741251251251251741251D5S2110 130.88 762562962562562562962562562962562562562762562562562762562762962762D5S2117 133.06 422422512422422422512422422512722422722422722422722422722422DN422D5S816 135.30 232732542732732732542732732542732732732232732732732232732232052232

D5S1505 119.10 254 258D5S2120 128.43 147 147D5S2110 130.88 265 265D5S2117 133.06 224 224D5S816 135.30 237 245

EMARRD

Nature Genetics: doi:10.1038/ng.995

Page 4: SUPPLEMENTARY MATERIAL in MEGF10 a regulator of satellite ... · Clinical Genetics, Alder Hey Children's Hospital, Liverpool, UK. 5 Dubowitz Neuromuscular Centre, Institute of Child

 

Supplementary  Figure 2: Mutations  identified  in MEGF10  for  five kindreds with EMARDD.  (a) Upper panel: 

scheme of MEGF10 genomic structure shows non‐coding exons as gray and coding (exons 3 to 26) as black lines. 

The MEGF10 protein contains an extracellular EMI domain8,9, 17 EGF‐like repeats (blue boxes), a transmembrane 

domain  (TM)  and  two  conserved  intracellular motifs  (NPXY  and  YXXL)  of  unknown  function10.  Lower  panel: 

mutations  in  EMARDD  affected  patients  in  families  A  to  E,  with  changes  in  nucleotide  and  protein  coding 

indicated  by  arrows  (red  for  nonsense  or  frameshift mutations,  purple  for  a missense mutation).  Affected 

patient E.II:1 was compound heterozygous  for  the mutations  (c.1325delC)+(c.2320T>C), causing  the predicted 

protein alterations (p.P442HfsX9)+(p.C774R). (b) ClustalX version 2 alignment11 of the  indicated representative 

MEGF10 orthologs against  the human  (H. sapiens) protein, showing  the conservation of  residue C774  (purple 

arrow) in the 16th EGF‐like repeat. 

Nature Genetics: doi:10.1038/ng.995

Page 5: SUPPLEMENTARY MATERIAL in MEGF10 a regulator of satellite ... · Clinical Genetics, Alder Hey Children's Hospital, Liverpool, UK. 5 Dubowitz Neuromuscular Centre, Institute of Child

protein: 1140 aa

126667001 126793010genomic:170.36 kb

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 20 21 22 23 24 25 26

NPXY YXXLTMEMI

MEGF10

family Bc.2288_2297dup

p.D766EfsX4

TGTC AA A A C GGA GC TG A A C G GA GC TG A C T GC GAC Q N G A E R S X

TGTC AA A A C GGA GCT G AC TGC G AC CA C AT T TC TG C Q N G A D C D H I S

transcript: 3423 ntATG TGA

family Cc.2301C>A

p.C767X

TGTC AA A A C GGA GCT G AC T G A G AC CA C AT T TC TG C Q N G A D X

wild-type

family Dc.3144T>G

p.Y1048X

wild-type

GGTT A GG TGG AGG X

GGTT A T G TGG AGG Y V E

family Ac.1559G>A

p.W520X

wild-type

GG AT A GC G CGGGG X

GG AT G GC G CGGGG W R G

GGGC AG Y GT ACT G Q R T

family Ec.2320T>C

p.C774R

wild-type

19

TC T A CC CS T

family Ec.1325delC

p.P442HfsX9

wild-type

TC T AC C CCA T G C C C TS T P C P

GGG CAG T GT AC T G Q C T

a

b C774

Nature Genetics: doi:10.1038/ng.995

Page 6: SUPPLEMENTARY MATERIAL in MEGF10 a regulator of satellite ... · Clinical Genetics, Alder Hey Children's Hospital, Liverpool, UK. 5 Dubowitz Neuromuscular Centre, Institute of Child

 

Supplementary  Figure  3:  Transcript  and  histopathological  analysis  of  EMARDD muscle  tissue.  (a)  Reverse‐

transcription PCR  (RT‐PCR) analysis of  the MEGF10  transcript. Total mRNA was extracted,  reverse  transcribed 

and  analyzed  by  semi‐quantitative  PCR  from  a  control muscle  biopsy  specimen  and  EMARDD  patient  B.V:1 

muscle  biopsy  specimen.  Adult muscle  cDNA  library  (Clontech) was  used  as  a  positive  (+ve)  control, with  a 

reaction negative control  (‐ve), as  indicated. Transcripts were analyzed for MEGF10  (top panel) using a primer 

pair between exons 18 to 20 (Supplementary Table 2). TP53 was used as a  loading control (bottom panel). (b) 

H&E stained longitudinal section of the deltoid muscle from EMARDD patient B.V:1. In comparison to the control 

muscle, the fusion of myocytes into multinuclear myotubes or muscle fibers is incomplete with fewer myonuclei 

per fiber, suggestive of defective myogenesis and incomplete myoblast fusion. 

Nature Genetics: doi:10.1038/ng.995

Page 7: SUPPLEMENTARY MATERIAL in MEGF10 a regulator of satellite ... · Clinical Genetics, Alder Hey Children's Hospital, Liverpool, UK. 5 Dubowitz Neuromuscular Centre, Institute of Child

+ve c

ontro

l

healt

hy co

ntrol

EMARDD patie

nt

-ve co

ntrol

MEGF10

TP53

ladde

r (bp

)

500400

300200100

500400

300200100

ab control

EMARDD patient (B.V:1)

Nature Genetics: doi:10.1038/ng.995

Page 8: SUPPLEMENTARY MATERIAL in MEGF10 a regulator of satellite ... · Clinical Genetics, Alder Hey Children's Hospital, Liverpool, UK. 5 Dubowitz Neuromuscular Centre, Institute of Child

 

Supplementary Figure 4: Expression of the Megf10 transmembrane receptor  in normal embryonic and adult 

mouse tissues. (a) Western blotting of whole cellular extract from wild‐type mouse embryonic fibroblasts with a 

rabbit  polyclonal  anti‐Megf10  antibody  visualized  a  single  band  of  the  expected  size  of  120  kDa.  (b) 

Immunocytochemical (ICC) staining of a transverse section from the caudal neural tube of wild‐type E11 mouse 

embryo with anti‐Megf10 (green channel) and Pax6 (red channel). Moderate Megf10 expression, in the ventral 

ventricular  zone,  where  Pax6  positive  precursors  develop  into  somatic  motoneurons  (arrowheads). 

Immunohistochemical (IHC) staining of a midline sagittal section of wild‐type E15.5 female mouse embryo with 

an anti‐Megf10 antibody (brown), counterstained with Mayer’s hematoxylin (purple) for (c) head structures and 

CNS, and (d) visceral organs. High Megf10 expression in developing E15.5 embryonic (e) neocortex, particularly 

the basement membrane and cortical plate, (f) skeletal muscle adjacent to the hip bone and (g)  in muscles of 

the anterior chest wall. Moderate expression in adult mouse (h) diaphragm muscles, (i) pectoralis major muscle, 

and  (j)  cell  bodies  of  the  inter‐and motoneurons  in  the  grey matter  of  adult mouse  spinal  cord.  (k)  High 

expression  in neuromuscular  junctions  (arrowheads), confirmed  in an adjacent  section by  (l) colocalization of 

Megf10 (red channel) with α‐bungarotoxin (green channel). Scale bars: (b) = 30 μm; (c & d) = 500 μm; (e to k) = 

50 μm, with subdivisions of 10 μm; (l) = 50 μm. Abbreviations: AP, alar plate; BP, basal plate; cb, cerebellum; cc, 

costal cartilage; co, cortex; FP, floor plate; h, heart; icm, intercostal muscles; li, liver; lu, lung; mb, mid‐brain; pm, 

pectoralis major muscle; pvm, perivertebral spinal muscles; RP, roof plate; sm, skeletal muscle; ttm, transversus 

thoracis muscle, sc, spinal cord; vms, ventral‐median sulcus; 3V, third ventricle; 4V, fourth ventricle. 

Nature Genetics: doi:10.1038/ng.995

Page 9: SUPPLEMENTARY MATERIAL in MEGF10 a regulator of satellite ... · Clinical Genetics, Alder Hey Children's Hospital, Liverpool, UK. 5 Dubowitz Neuromuscular Centre, Institute of Child

Pax6 Megf10 merge

E11

FPBP

AP

RP

E15.5

a

c d

gf

bMEGF10120 kDa

co

3V 4V

mb

cb

sc

sc

pvmpm

hli

lu

pm cc

cc

icmttm

sm

adult

i

k

h

j

vms

e

VZ

IZ

CPMZ

BM

l α-bungarotoxinMegf10 merge

Nature Genetics: doi:10.1038/ng.995

Page 10: SUPPLEMENTARY MATERIAL in MEGF10 a regulator of satellite ... · Clinical Genetics, Alder Hey Children's Hospital, Liverpool, UK. 5 Dubowitz Neuromuscular Centre, Institute of Child

10 

 

Supplementary Figure 5: Expression of MEGF10  in EMARRD muscle.  (a)  IHC staining of deltoid muscle  tissue 

biopsy from EMARDD patient B.V:1, compared to transverse and longitudinal sections of control muscle tissue, 

showing  loss of MEGF10  protein  in muscle  fibers.  (b)  ICC  staining of  control muscle  tissue  for MEGF10  (red 

channel), PAX7 (green channel) and DAPI (blue channel) shows MEGF10 expression and several PAX7+ satellite 

cells (arrows), whereas EMARDD muscle from patient B.V:1 shows absence of MEGF10 protein expression and of 

detectable PAX7+ nuclei. 

   

Nature Genetics: doi:10.1038/ng.995

Page 11: SUPPLEMENTARY MATERIAL in MEGF10 a regulator of satellite ... · Clinical Genetics, Alder Hey Children's Hospital, Liverpool, UK. 5 Dubowitz Neuromuscular Centre, Institute of Child

EMARDD patient (B.V:1)control

MEG

F10

control

EMARDDpatient(B.V:1)

MEGF10 PAX7 DAPI merge

100µm

100µm

a

b

30 µm

Nature Genetics: doi:10.1038/ng.995

Page 12: SUPPLEMENTARY MATERIAL in MEGF10 a regulator of satellite ... · Clinical Genetics, Alder Hey Children's Hospital, Liverpool, UK. 5 Dubowitz Neuromuscular Centre, Institute of Child

12 

SUPPLEMENTARY TABLES 

Supplementary Table 1: Oligonucleotide primers used for sequence analysis and mRNA reverse transcription 

analysis of MEGF10. The forward and reverse primers used for PCR and Sanger sequencing of all the exons  in 

MEGF10 are indicated. The RT18‐20 primer pair indicates the primers used for RT‐PCR. 

 exon  forward primer  reverse primer 

1  CCCCACCCCCTCCAGCATCT  CCCATCTCGCCCCACCTCAC 2  TCCCTGGCCAGTAGGAATCC  TCCTTTCGCCACCCACGAAG 3  CCTCTCTCCTGGACCATGGA  CACCACCTAATTTGCTAGCTATGAC 4  AGTCACTATGGAGTTGCAAATGG  TAAGACAGGAGCAAGCCCTCAAT 5  CATAGATTGGCTTCAATAGGGAATC  GTAGCAACCAGAGGGAAAAGGAATG 6  GAGGAACGGACTGAAGAAAATTATC  CGTGGCATTTACACTATGCT 7  AAGCATTGCCATGGGTTGGG  CCTAGACCCATCAGTAACTC 8  AACACAGAAAGCTTGTCTATTTTGG  ATTTTGGAATCTTCAACCATCATGG 9  ATTTTCTTGCAGCCCTGTTCCCCAT  CATTGAGGCTGTATAGCTACTTCTG 10  ATTGCAAGAGCAAAAAGCAGCTTCG  CCAGAGTAGCCTAGAGGCAG 11  CCAAGCCTGGGAATGAAGTTTGAAT  TTTCTCTCTCTCTTTAATGATGTGG 12  GAGAGGAAGTATAATTAGCATTGCC  CGGAGGTCAGACACTGAATTTT 13  GCTGGGGCTTGCATCTCCAA  TTCCAGTAGTTACCGAAGTTGG 14  TCCCTGTAAGAAGCGTTTGGGA  GGTTTCAGTTTACTGGAAACCTTATCG 15  CTGCTGGTGATCCTCAGGTT  GGACAAGTGAACCATTACACTCTCTTT 16  CCTCTAAAACTTTAACTAGATCCCG  CCAGCTGCTCATTGGTAGCT 17  AGCTACCAATGAGCAGCTGG  TTTAAAGTAGAATGTGTCTTTTAATTAGTC 18  GCTAACCTCTCACATGCAGG  CTACAGGTCATTAGGAGAGG 19  CTGATGGCTCAGTGTCATTCAAGTT  GAAGTAACCAGCCATCAGCTCAA 20  TCAATAGGAATCCCCTGAAAGGA  GTAACCAATTATGCCATTTAGAGTTGTG 21  ATGAACTGAAAATATGCAGGCATTAGCA  CTTTTCCAAACATAGAATTCTCTCAATG 22  CTGTTTTGTTATTTTGATTCCC  CCCTTCCTCTCTCCCCAGCC 23  ACTCTAAGGACTGGTCCTCAATA  TCTGCTATTGTGCTTTTTGATGCAAG 24  TTGCTGCAGTGGGAGATCCT  TTGCTGTAGTAACTGACCACACTAA 25  TTCAGTGTGTAGAATTATGGAAACCTAG  GAGACCCCATCTCAAAAAATACATAAAATA 26  CATGTTTTTAAAACCAGCATTTCCTTATAT  AAAAATTGCCCACCGAATTGACTAA 

     RT18‐20  GCCATAATGGAGCTTTCTGC  AACAGGTCCCAGTGATGTGG 

 

Nature Genetics: doi:10.1038/ng.995

Page 13: SUPPLEMENTARY MATERIAL in MEGF10 a regulator of satellite ... · Clinical Genetics, Alder Hey Children's Hospital, Liverpool, UK. 5 Dubowitz Neuromuscular Centre, Institute of Child

13 

Supplementary  Table  2:  Clinical  features  of  individuals with  EMARDD  (Early‐onset Myopathy; Areflexia; Respiratory Distress; Dysphagia)  compared  to  infantile 

SMARD type 1. a Families A and C were described previously and correspond to families 2 and 1 of ref. 7; b loss of ambulation at the age of 12.5 years; c normal function 

of the neuromuscular junction (transmission) as verified by electrophysiology with normal amplitudes of the compound muscle action potential upon repetitive nerve 

stimulation; d died of respiratory failure; e only nocturnal mechanical ventilation; # age at death; * features not observed in infantile SMARD1 (MIM #604320) in bold 

print. Abbreviations: F, female; M, male; mo, months; nd, not determined. 

   

Nature Genetics: doi:10.1038/ng.995

Page 14: SUPPLEMENTARY MATERIAL in MEGF10 a regulator of satellite ... · Clinical Genetics, Alder Hey Children's Hospital, Liverpool, UK. 5 Dubowitz Neuromuscular Centre, Institute of Child

14 

Pedigree ID  A.II:1a  A.II:2a  B.IV:9  B.IV:10  B.V:1  C.II:3a  C.II:4a  D.IV:5  D.IV:6  E.II:1 

Total MEGF10 mutation(s) 

homozygous c.1559G>A, p.W520X;  Exon 13c 

homozygous c.2288_2297dup, p.D766EfsX4;  

Exon 19 

homozygous c.2301C>A, p.C767X; Exon 19 

homozygous c.3144T>G, p.Y1048X; Exon 25 

compound heterozygous c.1325delC, p.P442HfsX9Exon 12 

 c.2320T>C,  p.C774R, Exon 19 

Country of origin  Sri Lanka (Tamil)  Pakistan  Qatar  Turkey  England Gender and years of age (# age at death)  F15  M12  M(#12.5)  M(#0.8)  F2  F(#9)  F1.1  M(#0.9)  F(#0.9)  M8 

EARLY MYOPATHY features and associated results  Decreased fetal movements  +  +  ‐  ‐  ‐  +  ‐  +  +  nd  5/9 + *High‐arched palate (++, cleft palate)  nd  nd  ‐  nd  ‐  ‐  ++  +  +  +  4/7 + Muscular hypotonia (++, at birth)  ++  ++  +  +  +  +  ++  +  ++  ++  10/10 + Poor head control (++, severe)  nd  +  nd  nd  nd  ++  ++  +  +  ++  6/6 + Facial weakness  ‐  ‐  +  nd  ‐  +  +  +  +  +  6/9 + Finger contractures or equinovarus (++, at birth; +, at 6 mo)  ++  ++  nd  nd  ‐  +  ‐  +  ++  +  6/8 + Weakness more marked in upper limbs  nd  +  nd  nd  nd  nd  +  +  +  ‐  4/5 + Weakness more marked distally than proximally  +  +  +  nd  +  nd  +  nd  nd  ‐  5/6 + Scoliosis  +  +  +  nd  +  +  ‐  +  +  ++  8/9 + *+++, walks; *++, stands; +, sits (with support)  +++b  (++)  ‐  ‐  ‐  (+++)  (+)  ‐  ‐  +++  5/10 + *Myopathic pattern on electromyography  +  +  nd  nd  +  +  +  nd  ‐  +  6/7 + *Myopathic muscle tissue with variation in fiber size (++, additional fiber necrosis and replacement with fibrous/adipose tissue) 

+  nd  ++  nd  +  +  +  ‐  nd  +  6/7 + 

Normal serum creatine kinase activity  +  +  +  nd  +  nd  +  nd  +  +  7/7 + 

AREFLEXIA feature and associated results Achilles tendon reflexes absent (++, all tendon reflexes absent)  ++  ++  nd  nd  +  ++  ++  ++  ++  ‐  7/8 + Normal nerve conduction velocity  +c  +  +  nd  +  +c  +  +  +  +  9/9 + 

RESPIRATORY DISTRESS features Respiratory distress (++, onset at birth; +, at 1 to 7 mo)  ++  +  +  ++  +  ++  ++  +  +  +  10/10 + Eventration of diaphragm on X‐ray or ultrasound  ‐  ‐  +  +  ‐  +  +  +  +  nd  6/9 + Permanent mechanical ventilation (++, from 3‐7 mo; +, *from 18‐24 mo)  +  ++  ++  ‐d  ++  +  ++  ‐d  ++e  ++  8/10 + 

DYSPHAGIA feature Early feeding/swallowing difficulties (++, additional gastro‐esophageal reflux; +++, esophageal dilatation) 

++  +  ++  +  +  +  ++  +  +++  +  10/10 + 

OTHER features *Ptosis (++, additional *slight strabismus)  ‐  nd  ‐  nd  ‐  nd  ‐  +  ++  ‐  2/7 + Tongue fasciculations  ‐  ‐  ‐  nd  ‐  nd  ‐  ‐  +  ‐  1/8 + Abnormal electroencephalogram (++, additional epilepsy)  ++  ++  +  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  nd  3/9 + 

 

Nature Genetics: doi:10.1038/ng.995

Page 15: SUPPLEMENTARY MATERIAL in MEGF10 a regulator of satellite ... · Clinical Genetics, Alder Hey Children's Hospital, Liverpool, UK. 5 Dubowitz Neuromuscular Centre, Institute of Child

15 

SUPPLEMENTARY METHODS 

Sample preparation. Genomic DNA was isolated from peripheral venous blood by standard salt extraction. Total 

RNA was extracted from muscle tissue with the TRIzol method (Invitrogen Inc.) and cDNA was synthesized with 

the SuperScript III First‐Strand Synthesis system for RT‐PCR (Invitrogen Inc.) 

SNP  genotyping  and  data  /  variant  annotation.  SNP  chip  genotyping  data were  generated  from Affymetrix 

Genome‐Wide  Human  SNP  Array  6.0  or  250K  NSP  chip  (Aros  Applied  Biotechnology  A/S,  Denmark).  Text 

genotype  output  was  annotated  with  SNPAnnotator  (http://dna.leeds.ac.uk/snpannotator/).  All  discovered 

mutations were  absent  in  the data of  the 1000 Genomes Project  in  either  the heterozygote or homozygous 

state:  c.1325delC:  1141  individuals  with  a  called  genotype  (862  with  a  PHRED  scale  quality  score  ≥30); 

c.1559G>A: 1182  individuals with a called genotype (1032 with PHRED ≥30); c.2301C>A: 951  individuals with a 

called genotype (749 samples PHRED ≥30); c.2320T>C: 1140 individuals with a called genotype (906 with PHRED 

≥30); c.3144T>G variant: 1174 individuals with called genotype (1030 with PHRED ≥30). 

Software development and requirements. Microsoft Visual Studio 2005 was used for programming with Visual 

Basic. The PHASER program runs on Microsoft Windows XP, Vista and Windows 7, under the  .NET  framework 

2.0. The stand‐alone graphical user  interface program, description of  the  rule‐based algorithm, accompanying 

documentation and all genotyping data files are freely available for download at http://dna.leeds.ac.uk/phaser. 

Fine‐mapping of the EMARDD candidate region. We further  investigated the putative region on chromosome 

5q23  by  genotyping  with  microsatellite  markers.  Suitable  markers  were  identified  using  public  genome 

databases.  Microsatellite  markers  were  amplified  by  PCR  with  fluorescently‐labeled  oligonucleotides  using 

standard methods. Primer sequences are available on request. PCR amplimers were separated on an ABI 3730 

capillary DNA Sequencer and analyzed with GeneMapper 2.5 software (Applied Biosystems Inc.) 

Targeted  capture  of  genomic  DNA.  To  enrich  for  sequences  of  interest  we  used  the  SureSelect™  Target 

Enrichment (Agilent  Inc.) “in‐solution method” for capture of coding exons within the target  interval  identified 

for family B. Biotinylated oligonucleotide baits were designed by extracting all coding regions in the locus from 

the  UCSC  genome  browser  for  all  UCSC  Known  Genes.  These  regions were  uploaded  to  Agilent’s  “eArray” 

software  (https://earray.chem.agilent.com/earray/)  for  automated  oligonucleotide  synthesis  (in  parallel with 

regions for seven other unrelated loci as part of a collaborative experiment). Three micrograms of genomic DNA 

was sheared and Illumina paired‐end adapters  ligated according to Agilent’s SureSelect™ Library Prep protocol 

version 1.0.1 (October 2009). Samples were size selected (200‐300 bp) on an agarose gel followed by 12 cycles 

of PCR enrichment prior  to hybridization  to  the SureSelect™  reagent  for 24 hours at 65°C  (following protocol 

version 1.0.1). A post‐hybridization amplification step was performed and samples were subsequently cleaned 

up with Ampure™ SPRI beads (Beckman Inc.) 

Clonal sequencing. Libraries were denatured with NaOH and diluted to a final concentration of 12 pM, 120 μl of 

which was hybridized onto a v5 single read flow cell (Illumina Inc.) following the manufacturer’s cluster station 

Nature Genetics: doi:10.1038/ng.995

Page 16: SUPPLEMENTARY MATERIAL in MEGF10 a regulator of satellite ... · Clinical Genetics, Alder Hey Children's Hospital, Liverpool, UK. 5 Dubowitz Neuromuscular Centre, Institute of Child

16 

instructions.  Samples were prepared  for  sequencing  following  Illumina’s  standard amplification,  linearization, 

blocking,  and  primer  hybridization  protocols.  The  flow  cell  was  then  transferred  to  the  Illumina  GAIIx  for 

sequencing using an adapted single‐read protocol  for 80 cycles. Whole genome alignment of qseq  files to the 

February 2009 human reference sequence (GRCh37/hg19 assembly) was performed using Novoalign short‐read 

alignment software (Novocraft Technologies, Selangor, Malaysia). Alignments were processed in the SAM/BAM 

format1 using SAMtools1, Picard and The Genome Analysis Toolkit  (GATK)2,3  java programs  in order  to correct 

alignments  around  indel  sites  and mark potential  PCR duplicates. Variants within  the  candidate  region were 

called  in  the VCF  format using  the Unified Genotyper and DINDEL4  functions of GATK. Variants were  filtered 

using GATK on the basis of mapping quality, strand bias and genotype quality and known SNPs from dbSNP131 

were removed. 

Mutation  analysis.  We  used  the  GeneScreen  program5  (http://dna.leeds.ac.uk/genescreen/)  to  design  PCR 

primers  that  flanked  all  coding  exons of  the MEGF10  gene  (Supplementary  Table  1). Direct  sequencing was 

performed  using  the  dideoxy  chain  termination  method  (ABI  “BigDye  3.0”  system)  on  an  ABI  3730  DNA 

Sequencer,  and  sequences  analyzed  using  either GeneScreen  or  Chromas  v2.0  software. All mutations were 

verified bidirectionally. 

Antibodies and conjugates 

The following primary antibodies were used: rabbit polyclonal anti‐MEGF10 (Atlas Antibodies  Inc.), and mouse 

monoclonal  anti‐PAX6  or  anti‐PAX7  (Developmental  Studies  Hybridoma  Bank,  University  of  Iowa,  USA). 

Secondary antibodies and conjugates were Alexa‐Fluor 488‐ or Alexa‐Fluor 594‐conjugated goat anti‐mouse IgG 

and goat anti‐rabbit IgG (Molecular Probes) and fluorescein‐α‐bugarotoxin (Biotium Inc.). 

Western  immunoblotting. 10 μg total soluble protein were extracted  from  frozen muscle biopsy sections and 

analyzed  by  SDS‐PAGE  (using  4‐12%  acrylamide  gradient  gels)  and  Western  immunoblotting  according  to 

standard  protocols  using  rabbit  polyclonal  anti‐MEGF10  at  a  final  dilution  of  1:1,000.  Appropriate  HRP‐

conjugated secondary antibody (Dako  Inc.) was used (final dilution of 1:25,000) for detection by the enhanced 

chemiluminescence “Femto West” Western blotting detection system (Pierce Inc.) 

Immunohistochemistry.  Wild‐type  mouse  embryos  (embryonic  age  E15.5)  were  fixed  in  2%  [w/v]  para‐

formaldehyde and embedded  in paraffin. Thin  sections  (4  μm) were mounted onto  slides, deparaffinized and 

rehydrated by standard methods. Epitope recovery was obtained through boiling  in 1 mM EDTA pH 8.0, for 15 

min  followed by 30 min cooling. Blocking and application of primary antibodies was performed as described6. 

Rabbit polyclonal anti‐MEGF10  (Atlas Antibodies  Inc.) was used  for  immunohistochemical studies. Appropriate 

HRP‐conjugated secondary antibodies (Dako  Inc.) were used (final dilutions of 1:10,000‐25,000). Sections were 

developed  in “Sigma Fast” 3,3’‐diaminobenzidine  (DAB) with CoCl2 enhancer and counterstained with Mayer's 

haematoxylin (Sigma‐Aldrich Co. Ltd.) for 2 min, dehydrated, cleared in xylene and mounted in DPX. 

Frozen muscle tissue sections were allowed to warm to room temperature and fixed for 15 min  in  ice 

cold acetone. All the subsequent steps were performed at room temperature. Following a rinse in wash buffer, 

Nature Genetics: doi:10.1038/ng.995

Page 17: SUPPLEMENTARY MATERIAL in MEGF10 a regulator of satellite ... · Clinical Genetics, Alder Hey Children's Hospital, Liverpool, UK. 5 Dubowitz Neuromuscular Centre, Institute of Child

17 

endogenous  peroxidase  activity was  blocked  in  “Menapath”  peroxidase  block  (A. Menarini Diagnostics  Ltd.,

Winnersh‐Wokingham, Berkshire, UK) for 10 min. Slides were rinsed in wash buffer and blocked in “Menapath” 

casein block  for  10 min.  Primary  antibody, optimally diluted  x200  in  Zymed  (Invitrogen  Ltd  Paisley UK), was 

applied to sections for 30 min and the slides again washed in buffer. Secondary antibody “Menapath” Polymer 

HRP was incubated with the sections for 30 min. Following a final wash, sections were treated with “Menapath” 

DAB  for 5 minutes.  Sections were  counterstained  in Mayer’s haematoxylin  for 2 min, dehydrated,  cleared  in 

xylene and mounted in DPX. 

Immunofluorescence and confocal microscopy 

Wild‐type mouse embryos (embryonic age E11) were embedded  in OCT Compound (Tissue‐Tek Inc.) and snap‐

frozen in 2‐methylbutane chilled on dry ice. Thin fresh frozen sections (4 μm) were cut onto slides, allowed to air 

dry  and  fixed  in  ice‐cold methanol  (5 min  at  4°C)  or  2%  paraformaldehyde  (20 min  at  room  temperature). 

Permeabilization, blocking methods and immunofluorescence staining were essentially as described previously6. 

Primary antibodies were used at final dilutions between 1:1,000 and 1:200. Secondary antibodies were diluted 

1:500. Fluorescein‐α‐bugarotoxin for detection of neuromuscular junctions was diluted 1:1,000. Confocal images 

were  obtained  using  a Nikon  Eclipse  TE2000‐E  system,  controlled  and  processed  by  EZ‐C1  3.50  (Nikon  Inc.) 

software. Images were assembled using Adobe Illustrator CS2. 

 

SUPPLEMENTARY NOTE 

Informed consent was obtained from all participating families or patients, and subjects were recruited through 

human  genetics  centers  in  Europe.  All  participating  subjects  underwent  a  detailed  physical  examination  by 

experienced  pediatric  neurologists.  Ethical  approval  for  this  study was  obtained  from  Leeds  (East)  Research 

Ethics Committee  (REC ref. no. 08/H1306/85) and  from  the  Institutional Review Board of  the Charité  (ref. no. 

EA2/092/06). A diagnosis of SMARD‐like phenotype was based on infantile presentation of muscular hypotonia 

with respiratory distress (Table 1, Supplementary Table 2). In all patients mutations in IGHMBP2 and SMN1 had 

been excluded. 

   

Nature Genetics: doi:10.1038/ng.995

Page 18: SUPPLEMENTARY MATERIAL in MEGF10 a regulator of satellite ... · Clinical Genetics, Alder Hey Children's Hospital, Liverpool, UK. 5 Dubowitz Neuromuscular Centre, Institute of Child

18 

REFERENCES 

1.   Li, H. et al. Bioinformatics. 25, 2078‐2079 (2009). 

2.   McKenna, A. et al. Genome Res. 20, 1297‐1303 (2010). 

3.  DePristo, M.A. et al. Nat. Genet. 43, 491‐498 (2011). 

4.   Albers, C.A. et al. Genome Res. 6, 961‐973 (2011). 

5.   Carr, I.M. et al. J. Med. Genet. 48, 123‐130 (2011). 

6.   Dawe, H.R. et al. Hum. Mol. Genet. 16, 173‐186 (2007). 

7.   Hartley, L. et al. Neuromuscul. Disord. 17, 174‐179 (2007). 

8.   Holterman, C.E. et al. J. Cell. Biol. 179, 911‐922 (2007). 

9.   Callebaut, I. et al. Biochem. Biophys. Res. Commun. 300, 619‐623 (2003). 

10.  Wu, H.H. et al. Nat. Neurosci. 12, 1534‐1541 (2009). 

11  Larkin,M.A. et al. Bioinformatics 23, 2947‐2948 (2007). 

Nature Genetics: doi:10.1038/ng.995