变性基因

基本解释

　　FOXL2基因-简介

　　FOXL2基因位于细胞核内，是一个2.7kb的单外显子基因，位于3q23(3号染色体2区3带)区域，包含一个特有的101个氨基酸的forkhead DNA结构域(位置在第54～148残基区域)和一个与此分离但功能尚未阐明的多聚丙氨酸肽段(n=14)。

　　科学家发现了藏在人类体内的“变性基因”，这个基因可以让人类保持住性别特征，但是如果它出现异常，女性身体则有可能长出男性的睾丸及胡子，它就是FOXL2基因。有专家认为，这项发现不仅打破了传统思维中的“性别与生俱来”的观念，还有望最终为变性手术带来革命，并改善雌雄同体婴儿的治疗。

　　FOXL2基因-定位、克隆及表达

　　英国遗传学家洛弗尔·巴格是这起试验的参与者之一。

　　1993年Fryns等在一个具有BPES典型症状的6岁男孩中发现存在3号染色体长臂缺失，从而首先将BPES基因定位在3q22.3～q23区域。之后，一系列家系连锁分析也将BPES基因定位于3q22～3q23这一区域。但是还有少数报道将BPES基因定位于其他位点，如7p13～p21、3p25、7q34等，说明BPES可能具有遗传异质性。2001年Crisponi首先用STS制作了与BPES连锁的多态性微卫星标记的YAC图谱,定位克隆了该基因,并证明FOXL2为BPES的候选基因。研究表明，人和小鼠的FOXL2基因氨基酸一致性>95%。FOXL2基因的表达与胚胎眼睑的发育是一致的，相关小鼠的基因表达研究表明FOXL2特异表达于卵巢组织，在视杯周围的间质表达,在发育的眼睑突出的嵴上表达最高,在晶状体纤维中也有低水平的表达。其局部表达的缺失可导致双眼睑的发育异常,就像BPES患者的临床表现一样。随后,一些研究者通过对人以及鱼、鼠、山羊等的研究进一步证明FOXL2基因涉及发育进程多样性，在哺乳动物早期眼睑发育间质和成熟卵巢的滤泡细胞中FOXL2基因均有显著表达，提示其参与眼睑的早期发育并有助于卵巢滤泡细胞的发育和维持。

　　此外，FOXL2是第一个被认定在维持卵巢功能方面发挥重要作用的人类常染色体基因，也是在脊椎动物中最早被发现的卵巢分化的性别二态性标记。Govoroun 等克隆了鸡FOXL2基因的开放读码框(cFOXL2)，提出FOXL2在鸟类中是一种卵巢发育的早期控制因子。Schmidt等进一步证实鼠类中的FOXL2基因对卵巢的维持和颗粒细胞分化是必需的。Loffler等测试了FOXL2基因在鼠、鸡和红耳龟胚胎卵巢中的表达，提出FOXL2是脊椎动物卵巢发育中的一种高度保守的早期调控因子，并认为BPES的卵巢功能异常可能是由于胎儿期卵巢发育的早期调控异常引起的，而不是出生后或者成人卵巢早熟后发生的退化。

　　FOXL2基因-突变研究

　　贝蒂的怀孕照曾经轰动一时

　　很多研究者对BPES家系或者散发病例的FOXL2基因突变进行了研究。De Baere等通过对FOXL2基因编码区突变产生预期蛋白进行分类的研究初步推测BPES基因型表型相互关系，研究表明FOXL2基因存在两个突变热点：30%的FOXL2突变导致多聚丙氨酸扩增，13%为新的框架外复制。他们进一步提出：突变导致聚丙氨酸扩增与Ⅱ型有关，而突变导致编码蛋白质在聚丙氨酸区前有截断的则发生Ⅰ型的可能性高。而那些包含有完整的聚丙氨酸肽段和Forkhead的突变,蛋白无论是截短的还是延长的，都可导致两型小睑裂综合征,其功能还不能准确预测。Crisponi等也发现类似结果，说明小睑裂综合征患者FOXL2突变基因与其表型有一定的对应关系。Yamada等对一日本家系的3个患者进行直接的基因序列分析，发现FOXL2基因的1092～1108之间的17个碱基缺失，而在对照的100名正常人中未发现缺失，因此认为，FOXL2基因的17个碱基缺失可能与日本人BPES的发病有关。

　　RamirezCastro等对哥伦比亚的一个BPESⅠ型家系和两个Ⅱ型家系进行研究，连锁分析和单体型分析表明这些家系的BPES与3q23连锁，对这些家系的FOXL2基因进行突变筛查：Ⅰ型家系中存在1个缺失forkhead结合域的394c>T无义突变，两个Ⅱ型家系都携带可导致聚丙氨酸延长的框内30bp的重复，这个重复是在FOXL2基因突变中最常见的并可能与DNA区域的二级结构有关。Cha等对韩国的BPES患者的FOXL2基因进行的突变分析表明，在其研究的9个BPES家系中的5例和7个散发病例中的3例存在FOXL2基因突变。在研究的4个家系的8个患者及1个散发的病例中发现存在框内30bp的重复。在另一个BPES家系的患者中发现存在14kb的缺失(939～952dcl14)，这个缺失会导致从G235W处发生移码，并且使其编码的蛋白质延长至527个氨基酸。

　　此外，在1例散发病例中发现存在1个异常的845C>A的颠换而导致的无义突变。一个散发病例携带17bp的重复(1080～1096dup17)。 Kumar等[23]对印度的一个连续传递五代的BPES家系进行DNA测序研究，发现其BPES表型是由于一个新的错义突变881A>G(Y215C)而产生的。错义突变可以产生无效等位基因，其表型的产生可能是由于单倍剂量不足。另外，错义突变的基因也可能是通过显性负效应而出现的BPES表型。这个错义突变发生在forkhead区域的侧面和富含丙氨酸区域。导致BPES表现的突变多发生在编码序列，并直接影响蛋白质的结构和功能。Vincent等报导了1例同时患有BPES(散发病例)和双侧Ⅰ型杜安综合征的18mo的女婴，对FOXL2的突变分析显示在其多聚核苷酸区发现一个30核苷酸的重迭(c.672()701dup30)。BPES和杜安综合征的并存代表了一种新的表型，暗示了FOXL2基因在发育过程作用可能有更加多效的影响。Raile等[25]对一个患有BPES伴随巨大卵巢囊肿和卵巢功能障碍的16岁女孩进行检测，发现了FOXL2基因的一个新的杂合突变，在一个等位基因上检测到一个框内突变(904～939dup36)，这个突变引起多聚核苷酸区出现一个12丙氨酸的延长，并认为这个突变不仅与睑裂狭小和上睑下垂有关，而且也和卵巢功能不全和巨大黄体囊肿相关。最近，LeonMateos等对一个BPES I型女性患者及其父亲的检测中，在FOXL2基因检出重复突变1092～1108dup17。

　　在中国，李武修等对包括26个患者的两个BPES Ⅱ型家系，一个连续传递四代的BPES Ⅰ型家系，3个散发病例和两个未明类型的传递了两代的BPES家系进行研究，在两个患者中发现了一种新的突变951～953(delC)，这个缺失将导致forkhead区域下游的第238个外显子之后发生移码突变，从而产生缩短的蛋白质产物。齐艳华等[28]选取染色体3q区域5个微卫星位点进行家系连锁分析,应用聚合酶链反应(PCR)和DNA测序技术对提示连锁的染色体区域内候选基因FOXL2进行突变筛查发现, 2例散发患者有909～938dup30重复突变,1例散发患者有1041～1042insC移码突变,但两个家系中未发现突变。Tang等在2个BPES II型家系和一例散发病例中发现一个引起多聚核苷酸区的延长的新突变(g.901～930dup30)，另外，在两个不能确定分型的病人中发现一个新突变g.952delC。并且在12名来自BPES I型家系的患者中检测到了新的突变g.892C>T (p.Q219X)。然而，在其他三个家系和三个散发病例中未能检测到突变。因此推测，部分BPES患者的遗传缺陷可能代表一种基因剂量变化或者FOXL2转录区外的基因重排。最近，Wang等在6个BPES家系中检测出4个FOXL2基因突变，即c.241T>C, c.650C>G, c.804dupC和c.672～701dup。其中，新发现的c.241T>C和c.650C>G能引起编码蛋白的错义改变(分别引起p.Tyr81His和p.Ser217Cys改变)。重复突变c.672～701dup (p.Ala224～Ala234dup)在三个家系均检测到，说明它可能是一个突变热点。但是有些BPES家系和散发病例中没有检测到FOXL2基因的突变。这可能是由于基因的表达不仅需要正常的编码序列同时也需要调控区域的作用。Crisponi等报道了在距离FOXL2基因5’端转录起始点171kb处的平衡易位断点会导致BPES，此外他们还在3号染色体上进行了500kb范围的序列分析以寻找FOXL2的远程调控序列，通过人类和山羊基因组DNA与染色体畸变分析发现另一种基因MRPS22的外显子6，11和12都可能与FOXL2的调控有关，它们的突变可能影响FOXL2的转录，从而引起BPES的表型。Qian等对一个包含13名患者的中国BPES大家系进行突变分析，直接测序的结果表明该家系中的患者FOXL2基因在3’端UTR存在一种新的插入突变(nt2293～2294insT),这是首次报道的与BPES相关的3’UTR突变。Beysen等报道了在BPES家族和散发病例中发现的在FOXL2基因以外的一个新的微小缺失，另外位于FOXL2基因上游230kb以外还存在带有126kb重复的4个碱基重排。此外，在缺失重叠最短区域(shortest region of deletion overlap,SRO)还包含着一些保守的含有转录因子结合点的非遗传序列，这表示可能存在潜在的顺式调控单位来调控FOXL2基因的表达。在另一个BPES家系中，Beysen等在FOXL2基因下游发现了一个大约188kb的微缺失。两个患病的同父异母姐妹的父亲并未受累，暗示胚的镶嵌性;通过位于缺失区的3个单核苷酸多肽进行定量分析，显示大约10%的父本生殖细胞和5%的躯体外周血淋巴细胞携带这种突变。以上研究表明，在一些没有找到突变的BPES家系中可能存在基因的调控序列的异常。

　　FOXL2基因-与先天性睑裂狭小综合征

　　先天性睑裂狭小综合征(blepharophimosisptosisepicanthus inversus syndrome, BPES)是一种罕见的常染色显性遗传病。BPES分为两型，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基因突变。中外许多研究者对BPES家系或者散发病例的FOXL2基因突变进行了研究。

　　临床上以睑裂狭小，上睑下垂，逆向内眦赘皮，内眦远距为主要征象。偶有散发病例。部分患者伴有智力低下，生长迟缓，心房或室间隔缺损等。Von Ammon于1841年最先描述此病，并指出有遗传性。BPES分为两型：Ⅰ型，由父亲传代,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。外显完全，外显率为100%，女性患者有不孕症，原发闭经和提前绝经，小子宫及卵巢萎缩。Ⅱ型，父亲、母亲传代机会均等，男女患者均只累计眼部而可以生育，不完全外显，外显率约为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基因突变。 Dirk Schmidt等指出小鼠FOXL2基因对颗粒细胞分化及卵巢维持是必需的。 FOXL2lacZ纯合小鼠，颗粒细胞不能由扁平向立方形过渡导致次级卵泡缺乏和卵母细胞闭锁。

　　FOXL2基因-变性

　　男女通用

　　这项研究论文曾在《细胞》杂志上正式公开发表，挑战了人们关于性别单纯取决于X、Y染色体的观念，因为研究中指出左右性别发展的单一基因FOXL2存在于男女都有的非性别染色体上。该发现也显示，性别可能比先前认为的还容易操纵。

　　该论文的共同撰稿人、英国国家医学研究院遗传学家洛弗尔·巴格说，该研究挑战了人们将维持与生俱来的性别视为理所当然的教条。“我们总是认为，我们的性别与生俱来，男性长出睾丸，女性长出卵巢是理所当然的。但这次研究显示，成人卵巢之所以不会变成睾丸，全赖基因FOXL2。”

　　动物试验

　　性器官发生变化

　　研究人员发现，当雌鼠体内的这种名为FOXL2的基因被关闭后，它们的卵巢就开始变成睾丸，并开始产生健康雄鼠的睾丸素。主持该研究的德国海德堡欧洲分子生物实验室科学家特莱尔说：“我们预期老鼠将停止排卵，然而实情更为震撼。”

　　研究人员利用基因工程技术关闭了雌鼠的FOXL2，结果卵巢中的卵子皆死亡，最后将成长为卵子的滤泡慢慢地转变成史托利细胞，史托利细胞在睾丸中制造精子。雌鼠由此发展出制造睾丸素的细胞，同时睾丸素浓度升高为原先的一百倍。该实验中的雌鼠与雄鼠的大小、皮毛等外观几无差异，并且除生殖器官产生变化外，没有显示副作用，实验鼠的寿命也正常。

　　FOXL2基因-应用前景

　　变性不用做手术

　　研究人员发现FOXL2基因显然与另一基因SOX9保持着排斥关系。当一种基因启动，另一种则自动关闭。SOX9基因通常只在男性体内活动，当男性的SOX9一旦被开启，FOXL2的活动就遭抑制，并进而终身停顿。这种情况在女性体内刚好相反，FOXL2会最先被启动。学界普遍了解FOXL2对女性维持女儿身与卵巢的成长十分重要，然而科学家并不预期卵巢中的排卵细胞会被SOX9基因吸收，进而发挥男性生育功能。

　　研究人员认为，该发现离人体应用还有一段很长的路要走，然而这必然带来变性治疗的变革，甚至可能开启非手术变性治疗的先河。到时，变性人将无须终生用药，只需接受短期的基因疗法就行了。