Allele | gimpy | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Mutation Type | missense | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Chromosome | 6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Coordinate | 91,342,866 bp (GRCm39) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Base Change | A ⇒ T (forward strand) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gene | Wnt7a | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gene Name | wingless-type MMTV integration site family, member 7A | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Synonym(s) | tw, Wnt-7a | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Chromosomal Location | 91,340,963-91,388,335 bp (-) (GRCm39) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
MGI Phenotype |
FUNCTION: [Summary is not available for the mouse gene. This summary is for the human ortholog.] This gene is a member of the WNT gene family, which consists of structurally related genes that encode secreted signaling proteins. These proteins have been implicated in oncogenesis and in several developmental processes, including regulation of cell fate and patterning during embryogenesis. This gene is involved in the development of the anterior-posterior axis in the female reproductive tract, and also plays a critical role in uterine smooth muscle pattering and maintenance of adult uterine function. Mutations in this gene are associated with Fuhrmann and Al-Awadi/Raas-Rothschild/Schinzel phocomelia syndromes. [provided by RefSeq, Jul 2008] PHENOTYPE: Homozygous mutants have skeletal abnormalities including absence of digits, especially of the forelimb, and sometimes absence of the ulna. Occasionally, there is an extra set of ribs. Both sexes are sterile due to abnormalities of the Mullerian duct. [provided by MGI curators] |
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Accession Number | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Mapped | Yes | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Amino Acid Change | Cysteine changed to Serine | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Institutional Source | Beutler Lab | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gene Model | not available | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
AlphaFold | P24383 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
SMART Domains |
Protein: ENSMUSP00000032180 Gene: ENSMUSG00000030093 AA Change: C339S
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Predicted Effect | probably damaging
PolyPhen 2 Score 1.000 (Sensitivity: 0.00; Specificity: 1.00) |
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Meta Mutation Damage Score | Not available | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Is this an essential gene? | Possibly essential (E-score: 0.661) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Phenotypic Category | Autosomal Recessive | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Candidate Explorer Status | loading ... | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Single pedigree Linkage Analysis Data |
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Penetrance | 100% | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Alleles Listed at MGI | All alleles(6) : Targeted, knock-out(1) Gene trapped(2) Spontaneous(2) Chemically induced(1) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Lab Alleles |
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Mode of Inheritance | Autosomal Recessive | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Local Stock | Embryos | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
MMRRC Submission | 030382-UCD | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Last Updated | 2017-09-15 1:28 PM by Anne Murray | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Record Created | unknown | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Record Posted | 2007-08-14 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Phenotypic Description | The gimpy phenotype was identified as a limb/digit malformation defect on the domino background. gimpy mice display malformed and/or extra digits, and occasionally malformed limbs. These phenotypes segregated in Mendelian ratios separately from the domino phenotype. gimpy mice are sterile, but otherwise healthy. |
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Nature of Mutation | The gimpy mutation corresponds to a T to A transversion at position 1275 of the Wnt7a transcript on Chromosome 6, in exon 4 of 4 total exons. 1260 GTCAAGTGTAACACGTGCAGCGAGCGCACGGAG
334 -V--K--C--N--T--C--S--E--R--T--E-
The mutated nucleotide is indicated in red lettering, and causes a cysteine to serine substitution of amino acid 339 in the Wnt7a protein.
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Illustration of Mutations in Gene & Protein |
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Protein Prediction | The Wnt7a gene encodes a 349-amino acid secreted protein growth factor of the Wnt family, whose members are defined by sequence rather than by functional properties (1;2). All Wnts contain an N-terminal signal sequence, and 23 or 24 cysteine residues distributed in a highly conserved manner across the length of the protein. Little is known about the structure of Wnts, as they have been notoriously difficult to solubilize due to their recently discovered palmitoylation on a conserved cysteine residue (3). This palmitoylation renders Wnt3 hydrophobic, and is essential for Wnt3 signaling ability. It has been speculated that palmitoylation helps target Wnts to the plasma membrane. Wnt proteins are glycosylated, although this modification does not appear essential for Wnt1 function (4).
The gimpy mutation results in a cysteine to serine change at position 339 of Wnt7a, in the 23rd of the 24 conserved cysteines. The cysteines have been hypothesized to participate in intramolecular disulfide bonds (2). Thus, the gimpy mutation may disrupt proper folding of Wnt7a. How Wnt7a expression is affected by the gimpy mutation is unknown.
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Expression/Localization | Wnts are expressed throughout embryonic development and in the adult, and several share similar temporal patterns of expression in mice (5). Wnt7a is expressed in the distal dorsal ectoderm and reproductive tract during embryogenesis (6;7), and in the lung and brain in adult mice (5). Brain expression is predominantly in the cerebellum (8) and olfactory bulb (GNF SymAtlas).
Wnts are secreted proteins: they have an amino-terminal signal sequence, are present in the secretory pathway and act non-cell autonomously (2). Active Wnts can be harvested from the medium of cultured cells (9;10). At the same time, they can be detected bound to the cell surface in close association with glycosaminoglycans (11;12). Studies of Drosophila Wingless (Wg, the prototypical Wnt), suggest that Wnts are endocytosed preferentially in cells anterior versus posterior to the Wg source (13), setting up a morphogenetic gradient that regulates epidermal patterning in the fly embryo (14).
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Background | Wnts, found in invertebrates and vertebrates, regulate cell fate, proliferation, migration, polarity and death during embryonic development, and contribute to homeostasis and some cancers in adulthood. There are 19 WNT genes in humans and at least 18 Wnt genes in mice (2). Wnts have a well-studied role in vertebrate limb development, which proceeds through the stages of limb bud initiation, early limb patterning, and late limb morphogenesis (15;16). After limb bud formation, patterning depends on signals from the apical ectoderm ridge (AER), the zone of polarizing activity (ZPA), and the non-AER ectoderm. These signaling centers specify the proximal-distal, anterior-posterior and dorsal-ventral axes, respectively, and mediate their signaling in part through Wnt proteins (15).
Studies of Wnt7a mutant mice demonstrate that Wnt7a signaling regulates dorsal-ventral and anterior-posterior limb pattern formation. Wnt7a is expressed in the dorsal ectoderm (7), and mice lacking Wnt7a activity show dorsal-to-ventral cell fate transformations in the limb mesoderm, indicating that Wnt7a provides a dorsalizing signal (17). In particular, dermal thickenings representing footpads are found on the dorsal surface of Wnt7a-deficient limbs, and these thickenings also lose hair and acquire striations (17). Ventral tendons are duplicated dorsally in Wnt7a mutants, preventing flexion of the digits (17). Anterior-posterior patterning is affected in Wnt7a mutants, as demonstrated by a specific loss of posterior skeletal elements such as digit five and the ulna (17). Interestingly, these patterning defects appear to be restricted to the distal portion of the limb, suggesting that Wnt7a-indpendent mechanisms control more proximal dorsal-ventral specification.
In addition to having defective limb development, Wnt7a mutants are sterile due to abnormal oviduct and uterus development in females, and a failure of Müllerian ducts to regress in males (6). Postnatal uterine patterning of the female Wnt7a-deficient reproductive tract is abnormal, concomitant with loss of hoxa-10 and hoxa-11 expression (18). Wnt7a mutants display defects in cerebellar development (8). Cerebellar granule cells secrete Wnt7a and mossy fibers exhibit a delay in synapse formation on granule cells in Wnt7a-deficient mice, suggesting that Wnt7a promotes synaptogenesis (8).
At least two non-canonical Wnt signaling pathways exist, which function independently of β-catenin (Figure 1) [reviewed in (2)]. Activation of the “Wnt/Ca2+” pathway results in increased intracellular Ca2+ and stimulation of PKC and a heterotrimeric G protein. The biological function of this pathway is unknown. The “Wnt/polarity” pathway controls the polarity of cells through regulating cytoskeletal organization. The intracellular signaling members of this pathway are under investigation in Drosophila, and so far include DFzd1 (Drosophila Fzd), Dsh, DrhoA, Drok (rho-associated kinase), Jun N-terminal kinase (JNK), myosin II, and myosin VIIA. Polarized cell movements during gastrulation and neurulation are thought to require the Wnt/polarity pathway.
Humans with Fuhrmann syndrome (OMIM #228930) have limb malformations characterized by limb aplasia/hypoplasia and joint dysplasia. The Al-Awadi/Raas-Rothschild /Schinzel phocomelia syndrome (OMIM #276820) results in more severe limb truncation phenotypes. Homozygous mutations in WNT7A were found in patients with these syndromes, with loss-of-function mutations causing Fuhrmann syndrome and null mutations causing Al-Awadi/Raas-Rothschild /Schinzel phocomelia syndrome (19).
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Putative Mechanism | How Wnt7a regulates dorsal-ventral limb patterning involves at least two other transcription factors, the homeobox-containing Engrailed (En)-1, and the LIM-homeodomain transcription factor Lmx1b. En-1 represses Wnt7a transcription in the ventral ectoderm, thus explaining dorsal ectoderm-specific Wnt7a expression (20). Wnt7a induces Lmx1b expression in the dorsal mesenchyme to specify dorsal mesodermal cell fate (21). However, factors other than Wnt7a regulate Lmx1b, as Lmx1b mutants display ventralization of features extending along the entire anterior-posterior axis, and to a more proximal level than observed in Wnt7a mutants (22).
It remains unclear whether Wnt7a signals through a canonical or non-canonical Wnt signaling pathway to regulate limb patterning. Wnt7a present in the dorsal ectoderm signals to the underlying mesoderm to maintain dorsal cell fate. Loss of β-catenin in the limb results in dorsal and not ventral transformation, suggesting that Wnt7a may not utilize the canonical Wnt/β-catenin pathway (23). However, genetic interactions exist between Wnt7a and Lrp6, a canonical Wnt receptor (24), and Wnt7a mutant limb patterning phenotypes are alleviated by reducing Dkk expression in mice (25). These findings suggest instead that Wnt7a signals through the canonical Wnt/β-catenin pathway.
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Primers | Primers cannot be located by automatic search. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Genotyping | Gimpy genotyping is performed by amplifying the region containing the mutation using PCR, followed by sequencing of the amplified region to detect the single nucleotide change. This protocol has not been tested.
Primers for PCR amplification
Gimpy(F): 5’- TCTGAAGATCAAGAAGCCCCTGTCC -3’
Gimpy(R): 5’- GCCGTAGAAAACTTTGTTCCAGCCC -3’
PCR program
1) 94°C 2:00
2) 94°C 0:30
3) 56°C 0:30
4) 72°C 1:00
5) repeat steps (2-4) 29X
6) 72°C 7:00
7) 4°C ∞
Primers for sequencing
Gimpy_seq(F): 5’- TCGAGAAGTCACCCAATTACTGTG -3’
Gimpy_seq(R): 5’- TCTGAGAGATGCTTCCCACG -3’
The following sequence of 557 nucleotides (from Genbank genomic region NC_000072 for linear DNA sequence of Wnt7a) is amplified:
45224 tctgaag atcaagaagc
45241 ccctgtccta ccgcaagccc atggacactg acctggtgta tatcgagaag tcacccaatt 45301 actgtgaaga ggacccagtg acaggcagcg tgggtaccca gggccgagcc tgcaataaga 45361 cagcccctca ggccagtggc tgtgacctca tgtgctgtgg ccgtggctac aacacacacc 45421 agtacgcccg ggtgtggcag tgcaactgca aattccactg gtgctgctac gtcaagtgta 45481 acacgtgcag cgagcgcacg gagatgtata cgtgcaagtg aatgcggtca caggtcagat 45541 cacaggcagg atacagtttc cctgcaggcc actgcctgga tgctcacagg gaaagaacca 45601 cagaagcact gtccttgtct tttctgctga ggggggaggg gtattctggg tttcctgcag 45661 actcccgtgg gaagcatctc tcagaggccc gcccattctt ctccacatgg atgctgctca 45721 gccaccctcc cccagacacc gcccgagcct ctccagggct ggaacaaagt tttctacggc PCR primer binding sites are underlined; sequencing primer binding sites are highlighted in gray; the mutated T is shown in red text.
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References |
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Science Writers | Eva Marie Y. Moresco | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Illustrators | Diantha La Vine, Katherine Timer | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Authors | Karine Crozat, Bruce Beutler |