颅缝早闭 2 ，MSX2 同源基因基因2

李等人（1993）克隆并测序了人类 MSX2 同源基因基因。

▼ 测绘
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通过原位杂交，Li 等人（1993）将 MSX2 基因定位到 5 号染色体的同一区域，一种形式的颅缝早闭（CRS2; 604757 ）已定位到该区域。

贾布斯等人（1993）通过研究人类/啮齿动物体细胞杂交作图面板将 MSX2 基因定位到染色体 5，并通过荧光原位杂交将其区域化为 5q34-q35。

▼ 基因功能
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高桥等人（1996）分离出编码人 MSX2 的 C 端 58 个氨基酸区域的 cDNA（CT124）。当在 ras（ 190070 ）转化的 NIH3T3 细胞中表达时，发现 CT124 诱导低频率的逆转。Northern杂交分析表明内源性MSX2的表达在大多数检查的正常成人组织中都很低。相反，在源自人类肿瘤的几种细胞系中检测到 MSX2 基因的高表达。此外，他们发现全长人 MSX2 cDNA 在鸡成肌细胞培养物中诱导转化，支持 MSX2 在某些条件下促进而不是抑制细胞生长的观点（戴维森，1995 年）。高桥等人（1996）还测试了近全长人 MSX2 cDNA 和 CT124 在成纤维细胞和成肌细胞系统中的活性。他们发现在 NIH3T3 成纤维细胞中，反义 MSX2 cDNA 和截短的 CT124 都会干扰 v-Ki-ras 癌基因的转化活动。在 C2C12 成肌细胞中，MSX2 抑制 MyoD（ 159990 ）基因表达，就像激活的 RAS 致癌基因一样，CT124 抑制 MSX2 和 ras 的活性。这些发现向Takahashi 等人提出了建议（1996） CT124 可能作为 MSX2 的显性抑制因子，MSX2 基因可能是 RAS 信号通路的重要目标。

哈桑等人（2004）发现 Msx2、Dlx3（ 600525 ）、Dlx5（ 600028 ）和 Runx2（ 600211 ）调节小鼠胚胎中骨钙素（OC）（BGLAP; 112260 ）的表达，因此与骨形成的控制有关。Msx2 与转录抑制的 OC 染色质相关，Dlx3 和 Dlx5 与 Runx2 一起被招募以启动 OC 转录。在第二个调节开关中，Dlx3 关联减少，Dlx5 募集增加，与成骨细胞分化的矿化阶段一致。OC 启动子中 Dlx3 和 Dlx5 的出现与增加的转录相关，表现为 RNA 聚合酶 II 的占有率增加。

▼ 细胞遗传学
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Shiihara 等人（2004）描述了一名 2 岁女孩患有颅缝早闭，矢状缝和人字缝提前闭合，房间隔缺损，动脉导管未闭，核型显示 46,XX,der（13）t（5;13）（ q33.3；q34）。FISH 分析证明了 MSX2 基因的 3 个拷贝。Shiihara 等人（2004）提出，患者的临床表现可以通过部分 13q 缺失或部分 5q 三体性或两者兼而有之来解释，并且 MSX2 的过量使用与她的颅缝早闭通过 MSX2 介导的颅骨成骨分化途径有关。

贝尔纳迪尼等人（2007）描述了一名 6 个月大的女性，其对位缝、矢状缝、菱形缝和鳞状缝线过早闭合，同时伴有外周冠状缝和多个顶骨骨化缺陷区域，提示有颅沟。该患者还患有产前生长缺陷、发育迟缓、面部畸形、二尖瓣狭窄、主动脉瓣二叶瓣、肺动脉高压和腹股沟疝。标准细胞遗传学、mBAND、位点特异性 FISH 和 75-kb 分辨率阵列 CGH 的综合方法揭示了一个复杂的 5 号染色体重排，导致 3 次偏心倒位、2 次臂间插入和 5q35.5 的部分重复。分子细胞遗传学研究证实了重复片段中 MSX2 基因的额外拷贝。贝尔纳迪尼等人（2007）建议 MSX2 剂量对颅面结构的发育和颅缝早闭的独特形式至关重要。

▼ 分子遗传学
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颅缝早闭 2

为了确定 MSX2 表达是否与其是颅缝早闭的候选基因（CRS2; 604757 ）一致，Li 等人（1993）通过原位杂交证明，在小鼠胚胎和出生后发育过程中，小鼠 Msx2 转录物存在于与颅骨缝相邻的成骨细胞中。此外，李等人（1993）在Warman 等人研究的波士顿家族中发现 MSX2 基因内的（CA）n 多态性与颅缝早闭分离（1993）和穆勒等人（1993） ; 未观察到重组，最大对数得分为 4.80。发现所有受影响的成员在同源域的氨基酸位置 7（P148H；123101.0001 ）; 该突变在所有未受影响的家庭成员和 68 名对照中均不存在。这种脯氨酸残基在昆虫和哺乳动物等多种多样的生物体中所有已知的 MSX 基因中都是保守的。李等人（1993）声称这是与人类疾病相关的同源异型框基因突变的第一份报告。见Jabs 等人（1993）的完整报告。这是通过候选基因方法识别疾病缺陷的一个很好的例子。

Mavrogiannis 等人（2006）在 181 名颅缝早闭患者中没有发现 MSX2 基因的任何致病突变，这表明它不是该疾病的常见原因。

在分离常染色体显性多缝线颅缝早闭症的 4 代波斯尼亚家族的受影响成员中，Florisson 等人（2013）确定了 MSX2 基因中P148L 突变（ 123101.0009 ）的杂合性。

顶骨孔

威尔基等人（2000）描述了 3 个具有扩大的顶叶孔的无关家族中 MSX2 基因的杂合突变（PFM1; 168500 ）。一个是包括整个基因在内的大约 206 kb 的缺失，其他是 DNA 结合同源域的基因内突变，可预测关键分子内和 DNA 接触的破坏。具有任一同源域突变的小鼠 Msx2 蛋白与最佳 Msx2 DNA 结合位点的结合减少了 85% 以上。这些发现与之前描述的与颅缝早闭相关的 MSX2 同源域突变 pro148 形成对比，后者以增强的亲和力结合同一目标。在 MSX2 中具有 2 个氨基酸缺失和顶叶孔扩大的家族中（ 123101.0002），这位 27 岁的母亲有完全假的上牙，表明牙齿异常与小鼠表型一致。威尔基等人（2000）得出结论，MSX2 剂量对人类颅骨发育至关重要，并提出扩大的顶叶孔和颅缝早闭分别是由于 MSX2 介导的颅骨成骨分化途径中活性的丧失和获得所致。

在患有顶叶孔的孩子的受影响父亲中，Spruijt 等人（2005）在 MSX2 基因（ 123101.0008 ）中发现了一个 8 bp 的缺失。检查时父亲和先证者的锁骨均正常；先证者和她的祖父母拒绝进行 DNA 分析。

顶骨孔伴颅骨发育不良

Garcia-Minaur 等人在 3 代分离顶叶孔与颅骨发育不良（PFMCCD; 168550 ）的家族中（2003）在受影响的家庭成员的 MSX2 基因的同源域中发现了杂合移码突变（ 123101.0007 ）。作者指出，锁骨受累较轻，难以在体格检查中评估，并表明这一发现可能比以前认为的更常与 PFM 相关，并且可能是具有 MSX2 而不是 ALX4（ 605420 ）突变的个体的特征。

▼ 动物模型
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为了研究 MSX2 在组织相互作用和脊椎动物颅面发育中的功能，并进一步检验 MSX2 突变是波士顿型颅缝早闭的原因的假设，Liu 等人（1995）在小鼠 Msx2 基因的同源域中设计了 pro-to-his 突变，并在转基因小鼠的发育颅骨中表达了突变基因。他们表明，这些小鼠表现出颅骨的早熟融合和异位颅骨的发育。刘等人（1995）还表明野生型 Msx2 基因的过度表达也可以在小鼠中产生颅缝早闭，这与突变增强了 Msx2 的正常活性的可能性一致。另见123101.0001和Ma 等人（1996）。

维诺格拉德等人（1997）同样产生了具有 P148H MSX2 突变的转基因小鼠，该突变由包含人 MSH2 基因的 34-kb DNA 片段携带（ 609309）。突变转基因或正常转基因的遗传导致围产期致死率和不同严重程度的多种颅面畸形，包括下颌发育不全、继发性腭裂、无脑畸形和正中面裂，这些都是在人类中观察到的严重颅面畸形。转基因小鼠还表现出顶骨发育不全和舌骨骨化减少。转基因诱导的畸形涉及颅神经嵴衍生物，以组织缺陷为特征，类似于与胚胎暴露于乙醇或视黄酸相关的畸形，这些致畸剂会导致细胞死亡增加。连同先前的观察结果表明 MSX2 表达与发育程序性细胞死亡有关，

Satokata 等人（2000）通过有针对性的破坏产生了 Msx2 缺陷小鼠。小鼠有颅骨骨化和持续的颅骨孔缺陷。这种表型是由颅骨形态发生过程中成骨前沿处骨祖细胞的增殖缺陷引起的，与顶叶孔中与人类 MSX2 单倍体不足相关的表型非常相似。Msx2 -/- 小鼠的软骨内骨形成也有缺陷。在中轴和四肢骨骼中，甲状旁腺激素（ 168450 ）/甲状旁腺激素受体（见168468 ）的出生后缺陷）信号传导和骨分化标记基因的表达表明 MSX2 是软骨形成和成骨所必需的。与顶叶孔相关的表型一致，Msx2 突变小鼠也表现出牙齿、毛囊和乳腺发育缺陷以及癫痫发作，后者伴有小脑发育异常。大多数 Msx2 突变表型，包括颅骨缺陷，通过与 Msx1（ 142983 ）功能丧失的基因组合而增强，表明 Msx 基因剂量可以改变 PFM 表型的表达。Satokata 等人（2000）得出的结论是，他们的结果为 PFM 提供了发展基础，并证明 Msx2 在器官发生过程中的多个位点是必不可少的。Msx2 +/- 小鼠与野生型小鼠无法区分。与 PFM 中的缺陷不同，Msx2 -/- 小鼠的颅骨缺损是一个大的、横跨额骨的中线孔，顶间和枕上骨小且形状异常。

为了研究 MSX2 在早期眼部发育中的可能功能，Wu 等人（2003）创建了过表达 Msx2 的转基因小鼠。Msx2 基因的强制表达导致所有转基因小鼠的视神经发育不全和小眼症。在转基因小鼠正在发育的视网膜中，增殖显着减少，并且视网膜细胞数量增加经历细胞凋亡。标记分析显示视泡中 Bmp4（ 112262 ）的抑制和 Bmp7（ 112267 ）基因表达的诱导。视网膜色素上皮细胞标志物 Cx43（ 121014 ）和 Tyrp2（ 191275 ）的异位同时表达）在神经视网膜层表明细胞命运重新指定。这些结果表明，Msx2 的强制表达扰乱了发育中的眼睛中的 BMP 信号传导，并伴随着视网膜细胞死亡的增加和细胞增殖的减少。

▼ 等位基因变体（ 9 精选示例）：
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.0001 颅缝成形术 2
MSX2、PRO148HIS
在来自波士顿的 3 代美国家庭的受影响成员中分离出常染色体显性变异颅缝早闭症（CRS2; 604757 ），最初由Warman 等人报道（1993） , Li et al.（1993）在 MSX2 同源框基因的同源域的氨基酸位置 7（多肽的残基 148 ）处鉴定了组氨酸取代脯氨酸。

马等人（1996）报道 MSX2 中的 P148H 突变仅在患有 2 型颅缝早闭的个体中发现，并且它改变了 MSX2 同源蛋白的 DNA 结合特性。他们证明 P148H 形式的 MSX2 增强的 DNA 结合亲和力是由增强的 MSX2-DNA 复合物稳定性引起的。这种突变对 MSX2 结合的序列特异性没有明显影响。他们之前曾报道（ Liu et al., 1995 ）过表达突变型或野生型 Msx2 基因的转基因小鼠表现出颅缝早闭。马等人（1996）注意到他们最近的结果显示 P148H 的 DNA 结合亲和力增加，他们在转基因小鼠中的研究与突变通过显性阳性机制起作用的可能性一致。

.0002 顶骨孔 1
MSX2, 6-BP DEL, NT475
在一个常染色体显性遗传的顶叶孔扩大（PFM1; 168500 ）的家庭中，Wilkie 等人（2000）确定了 MSX2 基因的 6 个核苷酸（475-480）的缺失，导致密码子 159 和 160 中 2 个氨基酸（精氨酸和赖氨酸）的缺失。该突变发生在螺旋 1 中。具有相同突变的小鼠蛋白质显示DNA 结合亲和力降低到野生型的 3%。

.0003 顶骨孔 1
MSX2, ARG172HIS
在一个常染色体显性遗传的顶叶孔扩大（PFM1; 168500 ）的家庭中，Wilkie 等人（2000）鉴定了 MSX2 基因第 515 位核苷酸处的 G 到 A 转换，导致 arg172 到 His（R172H）取代。具有相同突变的小鼠蛋白质显示 DNA 结合亲和力降低至野生型的 15%。

.0004 顶骨孔 1
MSX2, 206-KB DEL
在一个常染色体显性遗传的顶叶孔扩大（PFM1; 168500 ）的家庭中，Wilkie 等人（2000）鉴定了包括整个 MSX2 基因的 206 kb 缺失，表明 MSX2 的单倍剂量不足导致顶叶孔扩大。

.0005 顶骨孔 1
MSX2, ALA89TER
在一个常染色体显性遗传的顶叶孔扩大（PFM1; 168500 ）的家庭中，Wuyts 等人（2000）在 MSX2 基因（G265T, C266A）的外显子 1 中的连续核苷酸 265-266 中发现突变，导致 ala89-to-ter 取代。预计该蛋白质产物缺少整个 C 末端，其中包括保守的同源结构域。

.0006 顶骨孔 1
MSX2、TRP115TER
在一个常染色体显性遗传的顶叶孔扩大（PFM1; 168500 ）的家庭中，Wuyts 等人（2000）在 MSX2 基因的第 344 或 345 位核苷酸处发现了 1-bp 缺失，导致 trp115-to-ter 取代。预计该蛋白质产物缺少整个 C 末端，其中包括保守的同源结构域。

.0007 颅骨发育不良的顶骨孔
MSX2、4-BP DUP、NT505
Garcia-Minaur 等人在 3 代分离顶叶孔与颅骨发育不良（PFMCCD; 168550 ）的家族中（2003）在受影响个体的 MSX2 基因的外显子 2 中发现了四核苷酸（505dupATTG）的杂合重复。复制导致同源域残基 29 处的移码，并预测下游 75 个三联体的终止密码子。受影响的家庭成员表现出经典的顶叶孔（见168500）和短的异常锁骨，侧端逐渐变细。他们有轻微的颅面畸形，前额宽阔，中央凸起，这在儿童中更为明显。加西亚-米瑙尔等人（2003）指出轻度锁骨受累难以通过体格检查评估，并表明这一发现可能比以前认为的更常与 PFM 相关，并且可能是具有 MSX2 而不是 ALX4（ 605420 ）突变的个体的特征。

.0008 顶骨孔 1
MSX2, 8-BP DEL, NT548
在患有顶叶孔（PFM1; 168500 ）的孩子的受累父亲中，Spruijt 等人（2005）在 MSX2 基因的外显子 2 中发现了 8 bp 的缺失，导致了移码和下游 59 个密码子的提前终止密码子。先证者和她的祖父母拒绝进行 DNA 分析。

.0009 颅缝成形术 2
MSX2、PRO148LEU
在 4 代波斯尼亚家族的 7 名受影响成员中，孤立常染色体显性多缝线颅缝早闭症（CRS2; 604757 ），Florisson 等人（2013）确定了 MSX2 基因外显子 2 中 c.443C-T 转变（c.443C-T，NM_002449.4）的杂合性，导致在高度保守的残基处 pro148 到 leu（P148L）取代。在未受影响的家庭成员、内部数据库或 1000 Genomes Project 或 Exome Variant Server 数据库中未发现该突变。