FOXL2基因-簡(jiǎn)介

FOXL2基因位于細(xì)胞核內(nèi)，是一個(gè)2.7kb的單外顯子基因，位于3q23(3號(hào)染色體2區(qū)3帶)區(qū)域，包含一個(gè)特有的101個(gè)氨基酸的forkhead DNA結(jié)構(gòu)域(位置在第54～148殘基區(qū)域)和一個(gè)與此分離但功能尚未闡明的多聚丙氨酸肽段(n=14)。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了藏在人類體內(nèi)的“變性基因”，這個(gè)基因可以讓人類保持住性別特征，但是如果它出現(xiàn)異常，女性身體則有可能長(zhǎng)出男性的睪丸及胡子，它就是FOXL2基因。有專家認(rèn)為，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)不僅打破了傳統(tǒng)思維中的“性別與生俱來”的觀念，還有望最終為變性手術(shù)帶來革命，并改善雌雄同體嬰兒的治療。

FOXL2基因-定位、克隆及表達(dá)

英國(guó)遺傳學(xué)家洛弗爾·巴格是這起試驗(yàn)的參與者之一。

1993年Fryns等在一個(gè)具有BPES典型癥狀的6歲男孩中發(fā)現(xiàn)存在3號(hào)染色體長(zhǎng)臂缺失，從而首先將BPES基因定位在3q22.3～q23區(qū)域。之后，一系列家系連鎖分析也將BPES基因定位于3q22～3q23這一區(qū)域。但是還有少數(shù)報(bào)道將BPES基因定位于其他位點(diǎn)，如7p13～p21、3p25、7q34等，說明BPES可能具有遺傳異質(zhì)性。2001年Crisponi首先用STS制作了與BPES連鎖的多態(tài)性微衛(wèi)星標(biāo)記的YAC圖譜,定位克隆了該基因,并證明FOXL2為BPES的候選基因。研究表明，人和小鼠的FOXL2基因氨基酸一致性>95%。FOXL2基因的表達(dá)與胚胎眼瞼的發(fā)育是一致的，相關(guān)小鼠的基因表達(dá)研究表明FOXL2特異表達(dá)于卵巢組織，在視杯周圍的間質(zhì)表達(dá),在發(fā)育的眼瞼突出的嵴上表達(dá)最高,在晶狀體纖維中也有低水平的表達(dá)。其局部表達(dá)的缺失可導(dǎo)致雙眼瞼的發(fā)育異常,就像BPES患者的臨床表現(xiàn)一樣。隨后,一些研究者通過對(duì)人以及魚、鼠、山羊等的研究進(jìn)一步證明FOXL2基因涉及發(fā)育進(jìn)程多樣性，在哺乳動(dòng)物早期眼瞼發(fā)育間質(zhì)和成熟卵巢的濾泡細(xì)胞中FOXL2基因均有顯著表達(dá)，提示其參與眼瞼的早期發(fā)育并有助于卵巢濾泡細(xì)胞的發(fā)育和維持。

此外，F(xiàn)OXL2是第一個(gè)被認(rèn)定在維持卵巢功能方面發(fā)揮重要作用的人類常染色體基因，也是在脊椎動(dòng)物中最早被發(fā)現(xiàn)的卵巢分化的性別二態(tài)性標(biāo)記。Govoroun 等克隆了雞FOXL2基因的開放讀碼框(cFOXL2)，提出FOXL2在鳥類中是一種卵巢發(fā)育的早期控制因子。Schmidt等進(jìn)一步證實(shí)鼠類中的FOXL2基因?qū)β殉驳木S持和顆粒細(xì)胞分化是必需的。Loffler等測(cè)試了FOXL2基因在鼠、雞和紅耳龜胚胎卵巢中的表達(dá)，提出FOXL2是脊椎動(dòng)物卵巢發(fā)育中的一種高度保守的早期調(diào)控因子，并認(rèn)為BPES的卵巢功能異?？赡苁怯捎谔浩诼殉舶l(fā)育的早期調(diào)控異常引起的，而不是出生后或者成人卵巢早熟后發(fā)生的退化。

FOXL2基因-突變研究

貝蒂的懷孕照曾經(jīng)轟動(dòng)一時(shí)

很多研究者對(duì)BPES家系或者散發(fā)病例的FOXL2基因突變進(jìn)行了研究。De Baere等通過對(duì)FOXL2基因編碼區(qū)突變產(chǎn)生預(yù)期蛋白進(jìn)行分類的研究初步推測(cè)BPES基因型表型相互關(guān)系，研究表明FOXL2基因存在兩個(gè)突變熱點(diǎn)：30%的FOXL2突變導(dǎo)致多聚丙氨酸擴(kuò)增，13%為新的框架外復(fù)制。他們進(jìn)一步提出：突變導(dǎo)致聚丙氨酸擴(kuò)增與Ⅱ型有關(guān)，而突變導(dǎo)致編碼蛋白質(zhì)在聚丙氨酸區(qū)前有截?cái)嗟膭t發(fā)生Ⅰ型的可能性高。而那些包含有完整的聚丙氨酸肽段和Forkhead的突變,蛋白無論是截短的還是延長(zhǎng)的，都可導(dǎo)致兩型小瞼裂綜合征,其功能還不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。Crisponi等也發(fā)現(xiàn)類似結(jié)果，說明小瞼裂綜合征患者FOXL2突變基因與其表型有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。Yamada等對(duì)一日本家系的3個(gè)患者進(jìn)行直接的基因序列分析，發(fā)現(xiàn)FOXL2基因的1092～1108之間的17個(gè)堿基缺失，而在對(duì)照的100名正常人中未發(fā)現(xiàn)缺失，因此認(rèn)為，F(xiàn)OXL2基因的17個(gè)堿基缺失可能與日本人BPES的發(fā)病有關(guān)。

RamirezCastro等對(duì)哥倫比亞的一個(gè)BPESⅠ型家系和兩個(gè)Ⅱ型家系進(jìn)行研究，連鎖分析和單體型分析表明這些家系的BPES與3q23連鎖，對(duì)這些家系的FOXL2基因進(jìn)行突變篩查：Ⅰ型家系中存在1個(gè)缺失forkhead結(jié)合域的394c>T無義突變，兩個(gè)Ⅱ型家系都攜帶可導(dǎo)致聚丙氨酸延長(zhǎng)的框內(nèi)30bp的重復(fù)，這個(gè)重復(fù)是在FOXL2基因突變中最常見的并可能與DNA區(qū)域的二級(jí)結(jié)構(gòu)有關(guān)。Cha等對(duì)韓國(guó)的BPES患者的FOXL2基因進(jìn)行的突變分析表明，在其研究的9個(gè)BPES家系中的5例和7個(gè)散發(fā)病例中的3例存在FOXL2基因突變。在研究的4個(gè)家系的8個(gè)患者及1個(gè)散發(fā)的病例中發(fā)現(xiàn)存在框內(nèi)30bp的重復(fù)。在另一個(gè)BPES家系的患者中發(fā)現(xiàn)存在14kb的缺失(939～952dcl14)，這個(gè)缺失會(huì)導(dǎo)致從G235W處發(fā)生移碼，并且使其編碼的蛋白質(zhì)延長(zhǎng)至527個(gè)氨基酸。

此外，在1例散發(fā)病例中發(fā)現(xiàn)存在1個(gè)異常的845C>A的顛換而導(dǎo)致的無義突變。一個(gè)散發(fā)病例攜帶17bp的重復(fù)(1080～1096dup17)。 Kumar等[23]對(duì)印度的一個(gè)連續(xù)傳遞五代的BPES家系進(jìn)行DNA測(cè)序研究，發(fā)現(xiàn)其BPES表型是由于一個(gè)新的錯(cuò)義突變881A>G(Y215C)而產(chǎn)生的。錯(cuò)義突變可以產(chǎn)生無效等位基因，其表型的產(chǎn)生可能是由于單倍劑量不足。另外，錯(cuò)義突變的基因也可能是通過顯性負(fù)效應(yīng)而出現(xiàn)的BPES表型。這個(gè)錯(cuò)義突變發(fā)生在forkhead區(qū)域的側(cè)面和富含丙氨酸區(qū)域。導(dǎo)致BPES表現(xiàn)的突變多發(fā)生在編碼序列，并直接影響蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能。Vincent等報(bào)導(dǎo)了1例同時(shí)患有BPES(散發(fā)病例)和雙側(cè)Ⅰ型杜安綜合征的18mo的女嬰，對(duì)FOXL2的突變分析顯示在其多聚核苷酸區(qū)發(fā)現(xiàn)一個(gè)30核苷酸的重迭(c.672()701dup30)。BPES和杜安綜合征的并存代表了一種新的表型，暗示了FOXL2基因在發(fā)育過程作用可能有更加多效的影響。Raile等[25]對(duì)一個(gè)患有BPES伴隨巨大卵巢囊腫和卵巢功能障礙的16歲女孩進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)了FOXL2基因的一個(gè)新的雜合突變，在一個(gè)等位基因上檢測(cè)到一個(gè)框內(nèi)突變(904～939dup36)，這個(gè)突變引起多聚核苷酸區(qū)出現(xiàn)一個(gè)12丙氨酸的延長(zhǎng)，并認(rèn)為這個(gè)突變不僅與瞼裂狹小和上瞼下垂有關(guān)，而且也和卵巢功能不全和巨大黃體囊腫相關(guān)。最近，LeonMateos等對(duì)一個(gè)BPES I型女性患者及其父親的檢測(cè)中，在FOXL2基因檢出重復(fù)突變1092～1108dup17。

在中國(guó)，李武修等對(duì)包括26個(gè)患者的兩個(gè)BPES Ⅱ型家系，一個(gè)連續(xù)傳遞四代的BPES Ⅰ型家系，3個(gè)散發(fā)病例和兩個(gè)未明類型的傳遞了兩代的BPES家系進(jìn)行研究，在兩個(gè)患者中發(fā)現(xiàn)了一種新的突變951～953(delC)，這個(gè)缺失將導(dǎo)致forkhead區(qū)域下游的第238個(gè)外顯子之后發(fā)生移碼突變，從而產(chǎn)生縮短的蛋白質(zhì)產(chǎn)物。齊艷華等[28]選取染色體3q區(qū)域5個(gè)微衛(wèi)星位點(diǎn)進(jìn)行家系連鎖分析,應(yīng)用聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)和DNA測(cè)序技術(shù)對(duì)提示連鎖的染色體區(qū)域內(nèi)候選基因FOXL2進(jìn)行突變篩查發(fā)現(xiàn), 2例散發(fā)患者有909～938dup30重復(fù)突變,1例散發(fā)患者有1041～1042insC移碼突變,但兩個(gè)家系中未發(fā)現(xiàn)突變。Tang等在2個(gè)BPES II型家系和一例散發(fā)病例中發(fā)現(xiàn)一個(gè)引起多聚核苷酸區(qū)的延長(zhǎng)的新突變(g.901～930dup30)，另外，在兩個(gè)不能確定分型的病人中發(fā)現(xiàn)一個(gè)新突變g.952delC。并且在12名來自BPES I型家系的患者中檢測(cè)到了新的突變g.892C>T (p.Q219X)。然而，在其他三個(gè)家系和三個(gè)散發(fā)病例中未能檢測(cè)到突變。因此推測(cè)，部分BPES患者的遺傳缺陷可能代表一種基因劑量變化或者FOXL2轉(zhuǎn)錄區(qū)外的基因重排。最近，Wang等在6個(gè)BPES家系中檢測(cè)出4個(gè)FOXL2基因突變，即c.241T>C, c.650C>G, c.804dupC和c.672～701dup。其中，新發(fā)現(xiàn)的c.241T>C和c.650C>G能引起編碼蛋白的錯(cuò)義改變(分別引起p.Tyr81His和p.Ser217Cys改變)。重復(fù)突變c.672～701dup (p.Ala224～Ala234dup)在三個(gè)家系均檢測(cè)到，說明它可能是一個(gè)突變熱點(diǎn)。但是有些BPES家系和散發(fā)病例中沒有檢測(cè)到FOXL2基因的突變。這可能是由于基因的表達(dá)不僅需要正常的編碼序列同時(shí)也需要調(diào)控區(qū)域的作用。Crisponi等報(bào)道了在距離FOXL2基因5’端轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)171kb處的平衡易位斷點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致BPES，此外他們還在3號(hào)染色體上進(jìn)行了500kb范圍的序列分析以尋找FOXL2的遠(yuǎn)程調(diào)控序列，通過人類和山羊基因組DNA與染色體畸變分析發(fā)現(xiàn)另一種基因MRPS22的外顯子6，11和12都可能與FOXL2的調(diào)控有關(guān)，它們的突變可能影響FOXL2的轉(zhuǎn)錄，從而引起B(yǎng)PES的表型。Qian等對(duì)一個(gè)包含13名患者的中國(guó)BPES大家系進(jìn)行突變分析，直接測(cè)序的結(jié)果表明該家系中的患者FOXL2基因在3’端UTR存在一種新的插入突變(nt2293～2294insT),這是首次報(bào)道的與BPES相關(guān)的3’UTR突變。Beysen等報(bào)道了在BPES家族和散發(fā)病例中發(fā)現(xiàn)的在FOXL2基因以外的一個(gè)新的微小缺失，另外位于FOXL2基因上游230kb以外還存在帶有126kb重復(fù)的4個(gè)堿基重排。此外，在缺失重疊最短區(qū)域(shortest region of deletion overlap,SRO)還包含著一些保守的含有轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合點(diǎn)的非遺傳序列，這表示可能存在潛在的順式調(diào)控單位來調(diào)控FOXL2基因的表達(dá)。在另一個(gè)BPES家系中，Beysen等在FOXL2基因下游發(fā)現(xiàn)了一個(gè)大約188kb的微缺失。兩個(gè)患病的同父異母姐妹的父親并未受累，暗示胚的鑲嵌性;通過位于缺失區(qū)的3個(gè)單核苷酸多肽進(jìn)行定量分析，顯示大約10%的父本生殖細(xì)胞和5%的軀體外周血淋巴細(xì)胞攜帶這種突變。以上研究表明，在一些沒有找到突變的BPES家系中可能存在基因的調(diào)控序列的異常。

FOXL2基因-與先天性瞼裂狹小綜合征

先天性瞼裂狹小綜合征(blepharophimosisptosisepicanthus inversus syndrome, BPES)是一種罕見的常染色顯性遺傳病。BPES分為兩型，研究表明FOXL2基因是BPES的致病基因，在BPESⅠ型和Ⅱ型患者中均存在FOXL2基因突變。中外許多研究者對(duì)BPES家系或者散發(fā)病例的FOXL2基因突變進(jìn)行了研究。

臨床上以瞼裂狹小，上瞼下垂，逆向內(nèi)眥贅皮，內(nèi)眥遠(yuǎn)距為主要征象。偶有散發(fā)病例。部分患者伴有智力低下，生長(zhǎng)遲緩，心房或室間隔缺損等。Von Ammon于1841年最先描述此病，并指出有遺傳性。BPES分為兩型：Ⅰ型，由父親傳代,女性患者因卵巢功能早衰(premature ovarian failure，POF)而不育，男性生育功能正常。外顯完全，外顯率為100%，女性患者有不孕癥，原發(fā)閉經(jīng)和提前絕經(jīng)，小子宮及卵巢萎縮。Ⅱ型，父親、母親傳代機(jī)會(huì)均等，男女患者均只累計(jì)眼部而可以生育，不完全外顯，外顯率約為96.5%。研究表明FOXL2基因是BPES的致病基因，在BPESⅠ型和Ⅱ型患者中均存在FOXL2基因突變。 Dirk Schmidt等指出小鼠FOXL2基因?qū)︻w粒細(xì)胞分化及卵巢維持是必需的。 FOXL2lacZ純合小鼠，顆粒細(xì)胞不能由扁平向立方形過渡導(dǎo)致次級(jí)卵泡缺乏和卵母細(xì)胞閉鎖。

FOXL2基因-變性

男女通用

這項(xiàng)研究論文曾在《細(xì)胞》雜志上正式公開發(fā)表，挑戰(zhàn)了人們關(guān)于性別單純?nèi)Q于X、Y染色體的觀念，因?yàn)檠芯恐兄赋鲎笥倚詣e發(fā)展的單一基因FOXL2存在于男女都有的非性別染色體上。該發(fā)現(xiàn)也顯示，性別可能比先前認(rèn)為的還容易操縱。

該論文的共同撰稿人、英國(guó)國(guó)家醫(yī)學(xué)研究院遺傳學(xué)家洛弗爾·巴格說，該研究挑戰(zhàn)了人們將維持與生俱來的性別視為理所當(dāng)然的教條?！拔覀兛偸钦J(rèn)為，我們的性別與生俱來，男性長(zhǎng)出睪丸，女性長(zhǎng)出卵巢是理所當(dāng)然的。但這次研究顯示，成人卵巢之所以不會(huì)變成睪丸，全賴基因FOXL2?！?/p>

動(dòng)物試驗(yàn)

性器官發(fā)生變化

研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)雌鼠體內(nèi)的這種名為FOXL2的基因被關(guān)閉后，它們的卵巢就開始變成睪丸，并開始產(chǎn)生健康雄鼠的睪丸素。主持該研究的德國(guó)海德堡歐洲分子生物實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家特萊爾說：“我們預(yù)期老鼠將停止排卵，然而實(shí)情更為震撼?！?/p>

研究人員利用基因工程技術(shù)關(guān)閉了雌鼠的FOXL2，結(jié)果卵巢中的卵子皆死亡，最后將成長(zhǎng)為卵子的濾泡慢慢地轉(zhuǎn)變成史托利細(xì)胞，史托利細(xì)胞在睪丸中制造精子。雌鼠由此發(fā)展出制造睪丸素的細(xì)胞，同時(shí)睪丸素濃度升高為原先的一百倍。該實(shí)驗(yàn)中的雌鼠與雄鼠的大小、皮毛等外觀幾無差異，并且除生殖器官產(chǎn)生變化外，沒有顯示副作用，實(shí)驗(yàn)鼠的壽命也正常。

FOXL2基因-應(yīng)用前景

變性不用做手術(shù)

研究人員發(fā)現(xiàn)FOXL2基因顯然與另一基因SOX9保持著排斥關(guān)系。當(dāng)一種基因啟動(dòng)，另一種則自動(dòng)關(guān)閉。SOX9基因通常只在男性體內(nèi)活動(dòng)，當(dāng)男性的SOX9一旦被開啟，F(xiàn)OXL2的活動(dòng)就遭抑制，并進(jìn)而終身停頓。這種情況在女性體內(nèi)剛好相反，F(xiàn)OXL2會(huì)最先被啟動(dòng)。學(xué)界普遍了解FOXL2對(duì)女性維持女兒身與卵巢的成長(zhǎng)十分重要，然而科學(xué)家并不預(yù)期卵巢中的排卵細(xì)胞會(huì)被SOX9基因吸收，進(jìn)而發(fā)揮男性生育功能。

研究人員認(rèn)為，該發(fā)現(xiàn)離人體應(yīng)用還有一段很長(zhǎng)的路要走，然而這必然帶來變性治療的變革，甚至可能開啟非手術(shù)變性治療的先河。到時(shí)，變性人將無須終生用藥，只需接受短期的基因療法就行了。