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A m . J . Hum. G e n e t . 4 4 : 4 2 2 - 4 2 5 , 1 9 8 9

E v i d e n c e f r o m F a m i l y S t u d i e s T h a t t h e Gene C a u s i n gH u n t i n g t o n D i s e a s e I s T e l o m e r i c t o D 4 S 9 5 a n d D 4 S 9 0C a r o l y n R o b b i n s , * J a n e T h e i l m a n n , * S a n d r a Youngman, $ J o n a t h a n H a i n e s , M i c h a e l J . A l t h e r r , P e t e r S . H ar p e r, : C y n t hi a P a y n e , # A n n J u n k e r t J oh n W a s m u t h , a n d M i c h a e l R . H a y d e n *D e p a r t m e n t s o f * M e d i c a l G e ne t i c s a n d t P a e d i a t r i c s , U n i v e r s i t y o f B r i t i s h C o lu m b ia , V a n c ou v e r; t M e d i c a l G e n e t i c s D i v i s i o n , U n i v e r s i t y o fC a r d i f f , C a r d i f f ; D e p a r t m e n t o f B i o l o g i c a l C h e m i s t r y , U n i v e r s i t y o f C a l i f o r n i a , I r v i n e ; I l D i v i s i o n o f N e u r o g e n e t i c s , M a s s a c h u s e t t s G e n e r a lH o s p i t a l , B o s t o n ; a n d #Department o f N e u r o l o g y , D u k e U n i v e r s i t y , D u r h a m , NC

SummaryA DNA p r o b e ( D 4 S 9 5 ) t h a t d e t e c t s a v a r i a b l e n u m b e r o f t a n d e m r e p e a t s a n d a s i n g l e - s i t e - v a r i a t i o n p o l y -m o r p h i s m a f t e r d i g e s t i o n w i t h a s i n g l e r e s t r i c t i o n e n z y m e , A c c I , h a s p r e v i o u s l y b e e n d e s c r i b e d . T he o r d e ro f t h i s p r o b e r e l a t i v e t o t h e g en e f o r H u n t i n g t o n d i s e a s e ( H D ) a n d o t h e r p r e v i o u s l y d e s c r i b e d m a r k e r s h a snot b e e n e s t a b l i s h e d . A n a l y s i s o f 2 4 a f f e c t e d f a m i l i e s w i t h HD h a s s h o w n t h a t D4S95 i s i n t i g h t l i n k a g ew i t h t h e gene c a u s i n g HD, w i t h a m a x i m a l L o d score o f 1 2 . 4 8 9 a t a 0 o f . 0 3 . D 4 S 9 0 i s a p r o b e w h i c hmaps t o 4 p l 6 . 3 , t e l o m e r i c t o D 4 S 9 5 , a n d d e t e c t s p o l y m o r p h i s m s w i t h H i n c I I a n d o t h e r enzymes. I n on ea f f e c t e d person, r e c o m b i n a t i o n h a s o c c u r r e d b e t w e e n D 4 S 1 O a n d HD, b e t w e e n D 4 S 9 5 a n d HD, a n d i n a l ll i k e l i h o o d a l s o b e t w e e n D4S90 a n d HD, w h i c h s t r o n g l y suggests t h a t t h e g en e f o r HD i s t e l o m e r i c t o a l lt h e s e DNA p r o b e s . T h i s s u g g e s t s t h a t t h e ge n e c a u s i n g HD i s l o c a t e d i n t h e most d i s t a l r e g i o n o f t h es h o r t arm o f c h r o m o s o m e 4 , f l a n k e d b y D4S90 a n d t h e t e l o m e r e , a n d supports t h e l o c u s o r d e rD 4 S 1 O - D 4 S 9 5 - D 4 S 9 0 - H D - t e l o m e r e . D 4 S 9 5 i s a most u s e f u l DNA m a r k e r f o r p r e d i c t i v e t e s t i n g programs,w h i l e D 4 S 9 0 w i l l s erv e as a u s e f u l s t a r t i n g p o i n t f o r i d e n t i f y i n g DNA f r a g m e n t s c l o s e r t o t h e gene f o r HD.

I n t r o d u c t i o nT h e b a s i c d e f e c t u n d e r l y i n g H u n t i n g t o n d i s e a s e ( H D )r e m a i n s u n k n o w n . B e c a u s e o f t h i s d i f f i c u l t y , c o n s i d e r -a b l e e f f o r t h a s b e e n e x p e n d e d t o a p p r o a c h t h e g e n e n o tb y a n u n d e r s t a n d i n g o f i t s m e t a b o l i c d e f e c t b u t r a t h e ra s a r e s u l t o f r e f i n e d k n o w l e d g e o f i t s map l o c a t i o n .T h e f i r s t l i n k e d p o l y m or p h i c m a r k e r f o r HD w a s d e -s c r i b e d i n 1 9 8 3 ( G u s e l l a e t a l . 1 9 8 3 ) . S i n c e t h e n , n u m e r -o u s o t h e r m a r k e r s c l o s e l y l i n k e d t o t h e g e n e f o r HDh a v e b e e n d e s c r i b e d ( G i l l i a m e t a l . 1 9 8 7 ; H a y d e n e ta l . 1 9 8 8 ) .We h a v e r e c e n t l y d e s c r i b e d a DNA p r o b e D 4 S 9 5( 6 7 4 ) t h a t d e t e c t s a v a r i a b l e n u m b e r o f t a n d e m r e p e a t s(VNTR) a n d n u m e r o u s s i n g l e - s i t e p o l y m o r p h i s m s o n

R e c e i v e d O c t o b e r 2 0 , 1 9 8 8 ; r e v i s i o n r e c e i v e d N o v e m b e r 2 2 , 1 9 8 8 .A d d r e s s f o r c o r r e s p o n d e n c e a n d r e p r i n t s : D r . M i c h a e l R . H a y -d e n , D e p a r t m e n t o f M e d i c a l G e n e t i c s , Room F 1 6 8 , U n i v e r s i t y H o s -p i t a l , 2 2 1 1 W e s b r o o k M a l l , V a n c o u v e r , B r i t i s h C o l u m b i a V 6T 2 B 5 ,C a n a d ai 1 9 8 9 b y T h e A m e r i c a n S o c i e t y o f Human G e n e t i c s . A l l r i g h t s r e s e r v e d .0 0 0 2 - 9 2 9 7 / 8 9 / 4 4 0 3 - 0 0 1 6 $ 0 2 . 0 04 2 2

t h e d i s t a l p o r t i o n o f c h r o m o s o m e 4 . T h i s p r o b e i sc l o s e l y l i n k e d t o t h e H u n t i n g t o n d i s e a s e g e n e ( W a s m u t he t a l . 1 9 8 8 ) . A n o t h e r p r o b e D 4 S 9 0 ( D 5 ) h a s r e c e n t l yb e e n i d e n t i f i e d w h i c h m a p s t o 4 p l 6 . 3 w h e n s o m a t i cc e l l h y b r i d s a r e u s e d a n d w h i c h i s t e l o m e r i c t o D 4 S 9 5( Y o u n g m a n e t a l . 1 9 8 8 ) . T h e l i k e l y o r d e r o f D 4 S 9 5 a n dD 4 S 9 0 r e l a t i v e t o t h e g e n e f o r HD a n d o t h e r n e w l yd e s c r i b e d m a r k e r s h a s n o t p r e v i o u s l y b e e n e s t a b l i s h e d .I n t h e p r e s e n t p a p e r w e p r o v i d e e v i d e n c e t h a t s u p p o r t st h e l o c u s o r d e r D 4 S 9 5 - D 4 S 9 0 - H D - t e l o m e r e .M a t e r i a l a n d M e t h o d sI s o l a t i o n o f P r o b e sA g e n o m i c l i b r a r y p r e p a r e d f r o m t h e h y b r i d c e l l l i n eHHW693, w h i c h c o n t a i n s a s i t s o n l y h u m a n DNA t h es h o r t a r m o f a t r a n s l o c a t e d c h r o m o s o m e 5 i n w h i c ht h e t e r m i n a l o n e - t h i r d o f 5 p i s r e p l a c e d w i t h t h e t e r m i -n a l o n e - t h i r d o f 4 p . T h i s c e l l l i n e w a s c l o n e d i n t o t h el a m b d a v e c t o r EMBL-4 a n d u s e d f o r t h e s e l e c t i o n o fs i n g l e - c o p y DNA i n s e r t s a s d e s c r i b e d e l s e w h e r e ( W a s -

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H u n t i n g t o n D i s e a s e G e n e L o c a t i o nm u t n e t a i . i z o i 0 ) . i n e s e p r o o e s were u s e a t o s e i e c tf o r m a r k e r s on t h e d i s t a l p o r t i o n o f t h e s h o r t arm o fc h r o m o s o m e 4 , i n c l o s e p r o x i m i t y t o t h e HD gene. As u b c l o n e o f D 4 S 9 5 w h i c h m a p p e d d i s t a l t o D 4 S 1 0 wasu s e d t o i d e n t i f y R F L P s . P r o b e D 4 S 9 0 was i s o l a t e d f r o ma f l o w - s o r t e d c h r o m o s o m e 4 l i b r a r y .L i n k a g e A n a l y s i sDNA f r o m persons in 4 4 f a m i l i e s w i t h HD wasd i g e s t e d w i t h A c c I , T a q I , a n d M b o I a n d h y b r i d i z e d w i t hD 4 S 9 5 as d e s c r i b e d e l s e w h e r e ( S o u t h e r n 1 9 7 5 ; F e i n -b e r g a n d V o g e l s t e i n 1 9 8 3 ; H a y d e n e t a l . 1 9 8 7 ) . T h i r t y - s i x

o f t h e s e f a m i l i e s were s i m i l a r l y a n a l y z e d w i t h D 4 S 1 0 0 .A l l t h e s e f a m i l i e s were a s c e r t a i n e d as part o f t h e p r e d i c -t i v e t e s t i n g program f o r HD i n B r i t i s h C o l o m b i a .A p o l y m o r p h i c DNA f r a g m e n t ( D 4 S 9 0 ) w h i c h i s t e l o -m e r i c t o D 4 S 9 5 was a l s o u s e d f o r a n a l y s i s i n s e v e n o ft h e s e f a m i l i e s i n S o u t h e r n b l o t e x p e r i m e n t s w i t h DNAd i g e s t e d w i t h H i n c I I .T h e d a t a g e n e r a t e d were a n a l y z e d f o r l i n k a g e t o HDb y u s i n g t h e computer program L I P E D . L o d scores werec a l c u l a t e d u s i n g an a g e - a t - o n s e t c o r r e c t i o n f o r a t - r i s kpersons wh o h a d not m a n i f e s t e d s i g n s a n d symptoms( C o n n e a l l y e t a l . 1 9 8 4 ) .R e s u l t s

T a b l e 1 s h o w s t h e t w o - p o i n t l i n k a g e a n a l y s i s f o r HDversus D 4 S 9 5 . A p e a k L o d score of 1 2 . 4 8 9 a t a 0 o f o. 0 3 ( t a b l e 1 ) i s r e v e a l e d w i t h 9 5 % c o n f i d e n c e l i m i t s o f. 0 1 - . 0 9 . S e v e n persons who h a v e b e e n p r e v i o u s l y s h o w nt o b e r e c o m b i n a n t b e t w e e n D 4 S 1 0 ( G 8 ) a n d/ or D 4 S 6 2( P 8 ) a n d HD are a l l n o n r e c o m b i n a n t f o r D 4 S 9 5 a n dHD ( W a s m u t h e t a l . 1 9 8 8 ) .I n one l a r g e f a m i l y , h o w e v e r , one a f f e c t e d i n d i v i d u a l ,1 1 1 - 1 , who was r e c om b i n an t b e t w e e n D 4 S 1 0 a n d t h e gene 0%f o r HD was a l s o r e c o m b i n a n t w i t h D 4 S 9 5 ( f i g . 1 ) . A n a l - ay s i s o f f a m i l y m e m b e r s r e v e a l s t h a t HD i s s e g r e g a t i n g 0w i t h t h e B h a p l o t y p e a f t e r d i g e s t i o n o f DNA w i t h E c o R Ia n d h y b r i d i z a t i o n w i t h p k o 8 3 a n d i s s e g r e g a t i n g w i t h .the B haplotype after digestion with TaqI and hybrid- Ji z a t i o n w i t h D 4 S 9 5 . H o w e v e r , i n 1 1 1 - 1 , wh o i s c l e a r l y a f f e c t e d w i t h H D , t h e h a p l o t y p e AA i s s e g r e g a t i n g w i t hHD whe n e i t h e r D4S10 or D 4 S 9 5 i s u s e d . I n another 1 nl a r g e f a m i l y an u n a f f e c t e d s i b l i n g , a g e d 6 2 , h a d i n h e r i t e d iDNA h a p l o t y p e s w i t h D 4 S 1 0 a n d D 4 S 9 5 t h a t were s i m i -l a r t o t h o s e o f a person w i t h an onset age o f 3 5 , sug-g e s t i n g t h a t t h i s person a l s o was r e c o m b i n a n t b e t w e e nD 4 S 1 0 , D 4 S 9 5 , a n d t h e gene f o r H D .T h e f r e q u e n c y o f h e t e r o z y g o s i t y w h e n D 4 S 9 0 i s u s e di s o n l y . 1 4 ( Y o u n g m a n e t a l . 1 9 8 8 ) . I n s i x l a r g e f a m i l i e s

w 4- ju - E . Da Y ." - w -0. .- 0z z0-u r - . qw i7 . . 9 : 4= ) 0: . u'A

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