叉头框蛋白 O1A

通过在 13 号染色体区域中搜索与导致肺泡横纹肌肉瘤的易位有关的基因（ 268220 ），然后对来自多个文库的重叠 cDNA 克隆进行测序，Galili 等人（1993）获得了全长 FOXO1A，他们称之为 FKHR。推导出的 655 个氨基酸的蛋白质具有富含丙氨酸的区域、具有 SH3 结合位点特征的富含脯氨酸的区域，以及在其 N 端一半中约 100 个氨基酸的 DNA 结合叉头结构域。Northern印迹分析在所有检查的正常成人组织以及淋巴母细胞和成纤维细胞中检测到一个6.5-kb的转录物。通过 SDS-PAGE，免疫沉淀的 FOXO1A 的表观分子量为 56 kD。

Teixeira 等人在胚胎第 15.5 天使用 RT-PCR 和免疫组织化学分析小鼠胚胎（2010）检测到 Foxo1 mRNA 和蛋白质在大脑、舌头、肝脏和软骨中的表达。最高表达在膜内骨形成区域，例如颅盖骨和软骨内骨形成区域，例如长骨骨干。

▼ 基因结构

加利利等人（1993）确定 FOXO1A 基因的 5 素上游区域包括一个 CpG 岛。

▼ 测绘

加利利等人（1993）确定 FOXO1A 基因对应到染色体 13q14。

安德森等人（1998）鉴定了一个与 FOXO1A 相似的经过加工的假基因，并定位到染色体 5q35.2-q35.3。

▼ 基因功能

在细胞周期调控和细胞凋亡中的作用

Medema 等人（2000）证明叉头转录因子 FKHR、AFX（MLLT7; 300033 ）或 FKHRL1（FOXO3A; 602681 ）的过表达导致多种细胞系的生长抑制，包括 Ras 转化细胞系和缺乏肿瘤抑制基因 PTEN（ 601728 ）。Medema 等人（2000）证明 AFX 转录激活 p27（KIP1），导致蛋白质水平增加，并得出结论认为 AFX 样蛋白质参与细胞周期调节，这些蛋白质的失活是致癌转化的重要步骤。

通过分析 PTEN 缺陷的肿瘤细胞系，Nakamura 等人（2000）确定 PTEN 缺乏导致 FKHR 异常定位到细胞质。PTEN 表达的恢复使 FKHR 恢复到细胞核并恢复转录激活。中村等人（2000）还发现了 FKHR 是 PTEN 激活的效应子的证据，因为 FKHR 在经历 PTEN 介导的细胞凋亡的细胞中诱导细胞凋亡，而 FKHR 在经历 PTEN 介导的细胞周期停滞的细胞中介导 G1 停滞。

莫杜尔等人（2002）发现 FKHR 和 FKHRL1 在正常前列腺中都高度表达。他们还指出，在 PTEN 缺陷型前列腺癌细胞系中，FKHR 和 FKHRL1 在细胞质中被隔离且无活性，并且促凋亡效应子 TRAIL（ 603598 ）的表达降低。莫杜尔等人（2002 年）确定 TRAIL 是 FKHRL1 的直接靶标，他们假设 PTEN 的缺失通过降低 FKHR 和 FKHRL1 的转录活性，随后降低 TRAIL 表达和细胞凋亡来促进肿瘤细胞存活。

黄等人（2006）发现 CDK2（ 116953 ）在体外和体内特异性磷酸化 FOXO1 的 ser249。ser249 的磷酸化导致细胞质定位和 FOXO1 的抑制。这种磷酸化通过依赖于蛋白激酶 CHK1（ 603078 ）和 CHK2（ 604373 ）的细胞周期检查点通路在 DNA 损伤时被消除。此外，通过小干扰 RNA 沉默 FOXO1 可减少 p53（ 191170 ）缺陷和 p53 熟练细胞中 DNA 损伤诱导的死亡。通过以 ser249 磷酸化的方式恢复 FOXO1 的表达来逆转这种效应。黄等人（2006）得出结论，CDK2和FOXO1之间的功能相互作用提供了一种调节DNA链断裂后凋亡细胞死亡的机制。

袁等人（2008）发现 CDK1（ 116940 ）在体外和体内磷酸化了丝氨酸 249 处的转录因子 FOXO1。FOXO1 在丝氨酸 249 处的磷酸化破坏了 FOXO1 与 14-3-3（见601289）蛋白的结合，从而促进了 FOXO1 的核积累并刺激了 FOXO1 依赖性转录，导致神经元中的细胞死亡。在增殖细胞中，CDK1 在细胞周期的 G2/M 期诱导 FOXO1 丝氨酸 249 磷酸化，导致有丝分裂调节因子 Polo 样激酶（Plk; 602098 ）的 FOXO1 依赖性表达。袁等人（2008）得出的结论是，他们的发现定义了 CDK1 和 FOXO1 之间的保守信号连接，这可能在包括有丝分裂后神经元退化在内的多种生物过程中起关键作用。

通过 Northern 印迹分析，Berry 等人（2008）发现 FOXC1（ 601090 ）诱导凋亡调节因子 FOXO1A 的表达约 13 倍。斑马鱼和人类 FOXO1A 的启动子区域包含共有 FOXC1 结合位点；染色质免疫沉淀和报告基因检测证实 FOXC1 结合这些位点并激活 FOXO1A 启动子。在人小梁网细胞中敲除 FOXC1 会降低 FOXO1A 的表达并增加细胞对氧化应激的反应。Morpholino 介导的斑马鱼胚胎中 Foxo1a 的敲低导致发育中的眼睛细胞死亡增加。

使用生物信息学分析，McLoughlin 等人（2014）确定了一个保守的推定 MIR183（ 611608） FOXO1 mRNA 的 3 素 UTR 中的目标位点。他们还确定了人类 FOXO1 的 3 素 UTR 中的人类特异性 MIR183 靶位点，该位点是由相对于小鼠和黑猩猩 Foxo1 的单个核苷酸变化产生的。报告基因分析和定点诱变研究表明，合成的 MIR183 从人类特异性 MIR183 靶位点以剂量依赖性方式下调 FOXO1 的表达，而不是保守的 MIR183 靶位点。pre-MIR183 的过表达下调了人类 ONS-76 髓母细胞瘤细胞中 FOXO1 的表达并增加了侵袭潜力，但在小鼠 C17-2 小脑干细胞中则没有。pre-MIR183 的过表达降低了 ONS-76 和 C17-2 细胞中的细胞增殖，而 FOXO1 的 3 素 UTR 中 MIR183 靶位点的保护挽救了 ONS-76 细胞中的增殖，

在胰岛素信号传导和能量代谢中的作用

Puigserver 等人使用 FOXO1 的野生型和突变等位基因（2003）证明 PPARGC1（ 604517 ）以一种被 AKT 介导的磷酸化抑制的方式结合并共激活 FOXO1。此外，PPARGC1 强烈激活肝细胞和小鼠肝脏中的糖异生基因表达需要 FOXO1 功能。胰岛素（ 176730 ）抑制了 PPARGC1 刺激的糖异生，但对胰岛素不敏感的 FOXO1 突变等位基因的共表达完全逆转了肝细胞或转基因小鼠中的这种抑制。Puigserver 等人（2003）得出结论，FOXO1 和 PPARGC1 在执行一个强大的、胰岛素调节的糖异生程序时相互作用。

中江等人（2003）发现 Foxo1 的组成型活性突变体阻止了小鼠前脂肪细胞系的分化，而显性失活突变体恢复了胰岛素受体（ 147670 ）缺陷小鼠中成纤维细胞的脂肪细胞分化。Foxo1 单倍体不足还保护小鼠免受饮食诱导的糖尿病。

Altomonte 等人使用腺病毒介导的基因转移将 FOXO1 cDNA 递送至培养的肝细胞和肠细胞（2004）证明 FOXO1 刺激载脂蛋白 C-III（APOC3; 107720 ）表达，这与 FOXO1 与 APOC3 启动子的结合有关。FOXO1 结合位点的缺失或突变消除了 FOXO1 介导的刺激和 APOC3 对胰岛素的反应。表达组成型活性 Foxo1 等位基因的转基因小鼠表现出高甘油三酯血症；在糖尿病 NOD 或 db/db 小鼠的肝脏中，Foxo1 表达失调，最终导致 Foxo1 的产量显着升高和核分布偏斜。阿尔托蒙特等人（2004）表明 FOXO1 在糖尿病高甘油三酯血症的发病机制中提供了胰岛素缺乏或抵抗与异常 apoC-III 产生之间的分子联系。

詹纳库等人（2004 年）在成年体脂肪（相当于哺乳动物肝脏的苍蝇）和白色脂肪组织中表达了果蝇 FOXO（dFOXO）。从成年开始，dFOXO 在脂肪体中的诱导表达可延长雌性果蝇的寿命，并分别降低 20% 至 50% 和 50% 的繁殖力，并增加雌性果蝇对百草枯的抵抗力。在雄性果蝇中没有观察到对寿命的影响。詹纳库等人（2004）指出，这些和其他数据始终表明脂肪组织在通过改变 3 种模式生物体中的胰岛素/类胰岛素生长因子（见147440 ）信号传导延长寿命方面具有重要作用：小鼠、秀丽隐杆线虫和果蝇。Tatar（2005）评论说，由詹纳库等人（2004）并没有显示通过诱导表达 dFOXO 来提高存活率，而是显示年轻对照果蝇的死亡率过高。詹纳库等人（2005）回答说Tatar（2005）错误地分析了他们的数据，他们坚持他们的结果。

黄博等人（2004）证明 dFOXO 在成人小脑周围脂肪体中激活时可调节黑色素胃剂。他们进一步表明，dFOXO 的这种有限激活降低了果蝇在神经元中合成的多肽 DILP-2 中的表达，并抑制了外周脂肪体中的内源性胰岛素依赖性信号传导。黄博等人（2004）得出结论，胰岛素信号传导的自主和非自主作用结合起来控制衰老。

北村等人（2006）将编码组成型核突变 Foxo1a 的腺病毒递送到啮齿动物的下丘脑弓状核，并观察到瘦素（ 164160 ）减少食物摄入或抑制刺鼠相关蛋白（AGRP; 602311 ）表达的能力丧失。相反，一个反式激活缺陷的 Foxo1a 突变体通过禁食阻止了 Agrp 的诱导。Kitamura 等人使用报告基因、凝胶移位和免疫沉淀测定（2006）证明 Foxo1a 和 Stat3（ 102582 ）对 Agrp 和 Pomc（ 176830 ）的表达产生相反的作用）通过转录干扰。Foxo1a 在 Pomc 和 Agrp 启动子上促进相反模式的共激活子-辅阻遏物交换，导致 Agrp 的激活和 Pomc 的抑制。北村等人（2006）得出结论，Foxo1a 介导瘦素对食物摄入的 Agrp 依赖性作用。

刘等人（2008）证明由组蛋白乙酰转移酶 p300（ 602700 ）和营养感应去乙酰化酶乙酰化酶-1（SIRT1; 604479 ）组成的禁食诱导开关通过连续诱导 CRTC2（ 608972 ）和福克斯1。胰高血糖素诱导后，CRTC2 通过与 p300 的关联刺激糖异生基因表达，Liu 等人（2008）显示在禁食期间也通过 ser89 的去磷酸化激活。反过来，p300 通过在 lys628 处对其进行乙酰化来增加肝脏 CRTC2 的活性，该位点也在 CRTC2 被 E3 连接酶组成型光形态发生蛋白（COP1; 608067）泛素化后靶向降解）。胰高血糖素效应在晚期禁食期间减弱，当 CRTC2 因 SIRT1 介导的去乙酰化作用而下调以及 FOXO1 支持糖异生程序的表达时。通过肝脏特异性敲除 SIRT1 基因或施用 SIRT1 拮抗剂破坏 SIRT1 活性，可增加 CRTC2 活性和葡萄糖输出，而暴露于 SIRT1 激动剂会降低它们。鉴于 SIRT1 激活剂对 FOXO1 及其辅激活剂 Ppar-γ 辅激活剂 1-α（PGC1-α; 604517 ）的相互激活，Liu 等人（2008）得出结论，他们的结果说明了禁食期间 2 种糖异生调节剂的交换如何维持能量平衡。

在胰岛素受体底物基因 Irs1（ 147545 ）和Irs2（ 600797 ）缺失的小鼠中，Cheng 等人（2009）观察到几个 Foxo1 靶基因的肝脏表达增加，包括 Hmox1（ 141250 ），这会破坏呼吸链的复合物 III 和 IV，并降低 NAD+/NADH 比率和 ATP 产生。突变肝脏中肝脏 Foxo1 的缺失使 Hmox1 的表达和 NAD+/NADH 比率正常化，降低了 Ppargc1a 乙酰化，并恢复了线粒体氧化代谢和生物发生。程等人（2009）得出结论，FOXO1 将胰岛素信号传导与线粒体功能相结合，抑制 FOXO1 可以改善胰岛素抵抗和代谢综合征期间的肝脏代谢。

Demontis 和 Perrimon（2010）表明，通过转录因子 Foxo 及其靶标 Thor/4Ebp（见602223）的信号传导调节果蝇肌肉的衰老。Foxo 和 4Ebp 的活性增加延迟了与年龄相关的肌肉无力并保留了肌肉功能，至少部分是通过促进自噬/溶酶体系统的基础活性来消除有害的蛋白质聚集体。肌肉中的 Foxo/4Ebp 信号还减少了摄食行为和胰岛素的释放，这反过来又延迟了与年龄相关的蛋白质聚集体在其他组织中的积累，从而延长了寿命。

塔尔柴等人（2012）表明，出乎意料的是，Neurog3（ 604882 ）阳性（Neurog3+）肠内分泌祖细胞中 Foxo1 的体细胞消融会产生肠道胰岛素阳性细胞，这些细胞表达成熟 β 细胞的标志物并分泌生物活性胰岛素以及 C 肽。对葡萄糖和磺脲类药物的反应。谱系追踪实验表明，肠道胰岛素阳性细胞是从 Foxo1 缺陷细胞中自主产生的。成年小鼠的诱导型 Fox1 消融也导致肠道胰岛素阳性细胞的产生。在β细胞毒素链脲佐菌素消融后，肠道胰岛素阳性细胞再生并产生胰岛素，从而逆转小鼠的高血糖症。塔尔柴等人（2012）得出的结论是，他们的数据表明 Neurog3+ 肠内分泌祖细胞需要活性 Foxo1 来防止分化为胰岛素阳性细胞，并表明肠道上皮细胞中的 Foxo1 消融可能提供一种恢复 1 型糖尿病胰岛素产生的方法。

在血管生成中的作用

通过检查与人脐静脉内皮细胞（HUVEC）的血管生成活性有关的 FOXO 转录因子，Potente 等人（2005）发现 FOXO1 和 FOXO3A 是成熟内皮细胞中表达最丰富的 FOXO 基因。组成型活性 FOXO1 和 FOXO3A 的过表达，而不是 FOXO4（MLLT7），在体外显着抑制内皮细胞迁移和管形成。FOXO1 或 FOXO3A 基因表达的沉默导致 HUVEC 的迁移和芽形成能力的显着增加。基因表达谱显示 FOXO1 和 FOXO3A 专门调节一组非冗余但重叠的血管生成和血管重塑相关基因。而血管生成素-2（ 601922）仅受 FOXO1 调节，ENOS（NOS3; 163729 ）对产后新生血管形成至关重要，受 FOXO1 和 FOXO3A 调节。组成型活性 FOXO1 和 FOXO3A 抑制 ENOS 蛋白表达并与 ENOS 启动子结合。在体内，小鼠体内的 Foxo3a 缺乏增加了 Enos 的表达并增强了出生后血管的形成和成熟。

威廉等人（2016）报道说，FOXO1 是血管生长的重要调节因子，它结合了内皮细胞的代谢和增殖活动。小鼠中 FOXO1 的内皮限制性缺失会诱导内皮细胞增殖的显着增加，从而干扰协调发芽，从而导致增生和血管扩大。相反，FOXO1 的强制表达会限制血管扩张并导致血管变薄和分枝。威廉等人（2016）发现 FOXO1 作为内皮静止的看门人，通过减少糖酵解和线粒体呼吸来减缓代谢活动。从机制上讲，FOXO1 抑制 MYC 的信号传导（ 190080），合成代谢和生长的强大驱动力。MYC 消融会损害内皮细胞的糖酵解、线粒体功能和增殖，而其内皮细胞特异性过表达会促进这些过程。此外，在过表达 FOXO1 的内皮中恢复 MYC 信号使代谢活动和分支行为正常化。威廉等人（2016）得出结论，他们的发现将 FOXO1 确定为血管扩张的关键变阻器，并将 FOXO1-MYC 转录网络定义为内皮生长和增殖过程中的新代谢检查点。

在成骨中的作用

特谢拉等人（2010）发现用成骨兴奋剂 BMP2（ 112261 ）、SHH（ 600725 ）或 PTHRP（PTHLH; 168470 ）处理小鼠间充质细胞可诱导 Foxo1 和成骨细胞分化标志物 Runx2（ 600211 ）、Alp（ALPL; 171760 ）的表达）和骨钙素（BGLAP; 112260）。在用地塞米松刺激的原代人间充质细胞中发现了类似的结果。间充质细胞中 Foxo1 的沉默降低了成骨细胞标志物响应 BMP2 治疗的上调。相反，在没有 BMP2 刺激的情况下，Foxo1 的过表达上调了 Runx2、Alp 和骨钙素的表达。敲低研究证实 Foxo1 参与 Runx2 表达和胚胎小鼠和离体骨培养中的骨发育。序列分析显示 Runx2 启动子中有 3 个推定的 Foxo1 结合位点，并通过免疫共沉淀分析证实了结合。RT-PCR、报告基因分析和染色质免疫沉淀分析证实了 Foxo1 对 Runx2 表达的直接功能控制。

在 T 细胞调节中的作用

欧阳等人（2012）证明 Foxo1 是调节性 T（T（reg））细胞功能的关键调节因子。T（reg）细胞表达大量 Foxo1 并显示减少的 T 细胞受体诱导的 Akt（ 164730 ）激活、Foxo1 磷酸化和 Foxo1 核排斥。Foxo1 的T（reg）特异性缺失的小鼠发展为严重程度与Foxp3（ 300292 ）缺陷小鼠相似的致命炎症性疾病，但没有T（reg）细胞的损失。Foxo1 结合位点的全基因组分析揭示了大约 300 个 Foxo1 结合的靶基因，包括促炎细胞因子 Ifng（ 147570 ），它们似乎不受 Foxp3 的直接调节。欧阳等人（2012）得出的结论是，进化上古老的 Akt-Foxo1 信号模块控制着一个对 T（reg）细胞功能必不可少的新基因程序。

罗等人（2016 年）表明转录因子 Foxo1，以前被证明可促进 T（reg）细胞抑制淋巴组织增生性疾病，在抑制小鼠活化的 T（reg）（aT（reg））细胞介导的免疫耐受方面具有意想不到的功能。罗等人（2016）发现aT（reg）细胞以比静息T（reg）（rT（reg））细胞慢的速度翻身，但在组织中没有局部维持。aT（reg）细胞分化与Foxo1 依赖性基因转录的抑制有关，伴随着Foxo1 表达减少、细胞质定位和Akt 位点磷酸化增强。Akt 不敏感 Foxo1 突变体的 T（reg）细胞特异性表达阻止了淋巴器官归巢分子的下调，并阻碍了 T（reg）细胞归巢到非淋巴器官，从而导致 CD8+ T 细胞介导的自身免疫性疾病。与来自健康组织的 T（reg）细胞相比，肿瘤浸润性 T（reg）细胞更大幅度下调 Foxo1 靶基因。Foxo1 突变体在较低剂量下的表达足以消耗肿瘤相关的 T（reg）细胞，激活效应 CD8+ T 细胞，并在不引起自身免疫的情况下抑制肿瘤生长。因此，Foxo1 失活对于在抑制 CD8+ T 细胞反应中具有关键功能的 aT（reg）细胞的迁移至关重要，并且可以滴定 T（reg）细胞中的 Foxo 信号通路以优先打破肿瘤免疫耐受。

在胚胎干细胞多能性中的作用

张等人（2011）发现 FOXO1 表达对于维持人和小鼠胚胎干细胞（ESC）的多能性至关重要。核 FOXO1 在未分化的人类 ESC 中高度表达，并且在胚状体形成和中胚层和造血细胞的承诺过程中被下调。FOXO1 直接调节 OCT4（POU5F1; 164177 ）和 SOX2（ 184429 ）的表达，这是维持多能性所必需的。

FKHR/PAX3 融合蛋白

加利利等人（1993）确定肺泡横纹肌肉瘤（ 268220 ）中的 t（2;13）（q35;q14）易位导致 PAX3（ 606597 ）/FKHR 嵌合蛋白。837 个氨基酸的 PAX3/FKHR 嵌合蛋白包含完整的 PAX3 DNA 结合结构域、FKHR 叉头结构域的 C 端半部分和 C 端 FKHR 区域。通过 SDS-PAGE 其表观分子量为 97 kD。

弗雷德里克斯等人（1995）证明了 97-kD PAX3/FKHR 融合蛋白在 at（2;13）阳性横纹肌肉瘤细胞系中的表达，并证实单个多肽包含源自每种蛋白质的表位。融合蛋白定位于这些细胞中的细胞核，野生型 PAX3 在缺乏易位的细胞中也是如此。他们发现融合蛋白的 DNA 结合相对于 PAX3 显着受损，尽管这两种蛋白具有相同的 PAX DNA 结合结构域。然而，融合蛋白是一种比 PAX3 更有效的转录激活剂。因此，融合蛋白可通过增强正常 PAX3 靶基因的激活而发挥致癌转录因子的作用。

子莱特等人（1995）发现 PAX3/FKHR 杂合蛋白在体外以序列特异性方式结合 DNA 并反式激活人工报告基因的表达，表明其异常表达可能破坏通常控制生长、分化和存活的转录程序体内的原始肌原前体。

使用逆转录病毒载体，Scheidler 等人（1996）将 PAX3/FKHR 融合基因引入鸡胚成纤维细胞。PAX3/FKHR 蛋白在这些细胞中的表达导致了转化：细胞变大、紧密排列并形成多层，并获得了不依赖锚定生长的能力。

PAX3/FKHR 嵌合基因具有转化特性。为了研究这些转录因子的作用，Khan 等人（1999）将 PAX3 和 PAX3/FKHR 引入 NIH 3T3 细胞，并用含有 2,225 个元件的小鼠 cDNA 微阵列分析所得基因表达变化。他们发现 PAX3/FKHR 而不是 PAX3 激活了一个肌源性转录程序，包括诱导转录因子 Myod（ 159970 ）、myogenin（ 159980 ）、Six1（ 601205 ）和 Slug（ 602150 ），以及一系列参与肌肉功能的几个方面。

罗布等人（2007）发现在 PAX3 启动子控制下表达 PAX3/FOXO1 的转基因小鼠的成肌细胞由于无法上调 p57（Kip2）（CDKN1C; 600856 ）转录而无法完成肌原性分化。这种缺陷是由于与 PAX3/FOXO1 的直接、不稳定的相互作用导致的转录激活因子 Egr1（ 128990 ）水平降低所致。PAX3 和 FOXO1 都没有共享调节 p57（Kip2）转录的能力。

▼ 细胞遗传学

t（2;13）（q35;q14）易位常见于肺泡横纹肌肉瘤（ 268220 ）。巴尔等人（1993）确定 PAX3（ 606597 ）在肺泡横纹肌肉瘤中受此 t（2;13）影响。加利利等人（1993）将 FKHR 鉴定为在 t（2;13）（q35;q14）中与 PAX3 融合的 13 号染色体基因。易位断点发生在 PAX3 配对框和同源域编码区域下游的内含子内，以及 FKHR 叉头域编码区域内的内含子内。RT-PCR 在检查的所有 7 个含 t（2;13）的横纹肌肉瘤细胞系中检测到来自 der13 染色体的 5-prime-PAX3/3-prime-FKHR 转录物。在 7 个含 t（2;13）的细胞系中的 6 个中检测到来自 der2 染色体的较短倒数转录本。837 个氨基酸的 PAX3/FKHR 嵌合蛋白包含完整的 PAX3 DNA 结合结构域、FKHR 叉头结构域的 C 端半部分和 C 端 FKHR 区域。通过 SDS-PAGE 其表观分子量为 97 kD。

在对 28 例已发表的肺泡横纹肌肉瘤病例进行细胞遗传学研究的回顾中，Whang-Peng 等人（1992）在 64% 中发现了特征性 t（2;13）易位；在 18% 的病例中，他们发现了变体 t（1;13）（p36;q14）易位，随后显示该易位导致 FKHR 基因与染色体 1 上的 PAX7 基因（ 167410 ）融合。

Davis 和 Barr（1997）证明，在分别产生 PAX3/FKHR 和 PAX7/FKHR 融合蛋白的 t（2;13）和变体 t（1;13）易位中，融合产物在除了功能上的改变。在 t（2;13）易位中，PAX3/FKHR 的转录相对于野生型 PAX3 通过与拷贝数无关的过程而增加。相反，PAX7/FKHR 过表达是融合基因扩增的结果。

▼ 分子遗传学

FOXO3A（ 602681 ）与日本、德国和意大利人群的人类寿命有关。李等人（2009）测试了 FOXO1A 和 FOXO3A 对汉族人群长寿的遗传贡献。来自 FOXO1A 和 FOXO3A 的六个标记 SNP 在 1,817 名百岁老人和年轻人中进行了基因分型。FOXO1A 的两个 SNP 与女性的长寿相关（P = 0.01-0.005），而 FOXO3A 的所有 3 个 SNP 都与两性的长寿相关（P = 0.005-0.001）。来自 FOXO1A 的一个 SNP 与长寿无关。在单倍型关联测试中，FOXO1A 的单倍型 TTG 和 CCG 与女性寿命相关的 OR（95% CI）分别为 0.72 和 1.38（分别为 P = 0.0033 和 0.0063）。FOXO3A 的单倍型与男性的寿命相关 [GTC：OR（95% CI） = 0.67（P = 0.0014）；CGT：OR（95% CI） = 1.48（P = 0.0035）] 和女性 [GTC: OR（95% CI） = 0.75（P = 0.0094）；CGT：OR（95% CI） = 1.47（P = 0.0009）]。FOXO1A 与女性长寿的关联在来自不同地理位置的 350 名百岁老人和 350 名年轻人中得到了证实。作者得出结论，与 FOXO3A 不同，FOXO1A 与人类女性的寿命更密切相关，这表明基因对长寿性状的贡献可能受性别影响。

▼ 动物模型

安德森等人（2001）产生了转基因小鼠，其中 Pax3-Fkhr 表达由小鼠 Pax3 启动子/增强子序列驱动。五个孤立的系在背侧神经管和外侧皮肌节中表达 Pax3-Fkhr。每条线都表现出与 Pax3-Fkhr 表达水平相关的表型，主要涉及腹部、后爪和尾巴的色素紊乱，以及额外的神经相关改变。通过与 Pax3 缺陷 Splotch 小鼠交配来降低 Pax3 水平可以增加表型严重性，并且在转录报告基因测定中 Pax3 和 Pax3-Fkhr 之间的干扰很明显。这些数据表明，肿瘤相关的 PAX3-FKHR 融合蛋白干扰了正常的 PAX3 发育功能，作为转化的前奏。

中江等人（2002）研究了 2 型糖尿病中 β 细胞衰竭的机制（ 125852）。在小鼠中，他们将 Foxo1 鉴定为肝脏、脂肪组织和 β 细胞中胰岛素信号传导的一个组成部分。通过对功能获得和功能丧失等位基因的遗传分析，他们表明，Foxo1 蛋白控制着 2 型糖尿病发病机制中的两个重要过程：肝葡萄糖产生和胰岛素抵抗的 β 细胞补偿。Foxo1 基因的单倍体不足通过降低生糖基因的肝脏表达和增加胰岛素敏化基因的脂肪细胞表达来恢复胰岛素敏感性并挽救胰岛素抵抗小鼠的糖尿病表型。反过来，600733 ），也称为 Pdx1。数据表明 Foxo1 是肝脏、脂肪细胞和胰腺 β 细胞中胰岛素敏感性的负调节剂。Foxo1 的胰岛素信号传导受损为 2 型糖尿病的常见代谢异常提供了统一的机制。

拉古蒂娜等人（2002）产生了携带 Pax3-Fkhr 敲入等位基因的小鼠。尽管该等位基因的表达低，但 Pax3-Fkhr 嵌合小鼠的杂合子后代表现出发育异常，包括室内隔膜缺损、三尖瓣关闭不全和膈肌缺损，这会导致充血性心力衰竭导致围产期死亡。杂合子也表现出一些但不是所有的下轴肌肉畸形。然而，新生杂合幼崽和它们的嵌合父母都没有表现出任何恶性肿瘤的迹象。拉古蒂娜等人（2002）得出结论，Pax2-Fkhr 等位基因会导致敲入小鼠的致命发育缺陷，但不足以导致肌肉肿瘤。

雷莱克斯等人（2003）发现表达 Fkhr/Pax3 的小鼠表现出发育缺陷，包括异位分层和肌肉前体细胞的不适当迁移。这些事件是由 Met（ 164860 ）的过表达引起的，导致 Met 信号传导的组成型激活。功能获得表型的特征还在于 MyoD 的过度激活。

秀丽隐杆线虫转录因子 hsf1（ 140580 ）调节热休克反应并影响衰老。降低 hsf1 活性会加速组织老化并缩短寿命；许等人（2003）表明 hsf1 过表达延长了寿命。许等人（2003）发现 hsf1 与转录因子 daf16 一样，其人类同源物包括 FOXO1、FOXO3A（ 602681 ）和 FOXO4（MLLT7; 300033 ），是 daf2-胰岛素/Igf1 受体（ 147370 ）突变延长寿命所必需的。许等人（2003）得出的结论是，这是因为 hsf1 和 daf16 共同激活了特定基因的表达，包括编码小热休克蛋白的基因，这反过来又促进了长寿。小的热休克蛋白也延迟了聚谷氨酰胺膨胀蛋白聚集的发生，这表明这些蛋白将正常的衰老过程与这种与年龄相关的疾病结合起来。

龟井等人（2004 年）发现，与对照组相比，骨骼肌中人类 FOXO1A 特异性过表达的转基因小鼠体型较小，瘦肌肉质量减少，并且在跑轮测试中表现出自发活动受损。转基因小鼠的骨骼肌苍白，并表现出萎缩和 I 型纤维丢失，但无形态异常。微阵列、Northern 印迹和蛋白质印迹分析显示与 I 型肌纤维结构蛋白相关的许多基因的表达降低。在代谢方面，转基因小鼠的葡萄糖耐量和胰岛素抵抗受损。龟井等人（2004）得出结论，FOXO1A 参与骨骼肌质量的负调节，蛋白质的上调可能导致肌肉功能受损。

白等人（2007）为 Foxo1、Foxo3 和 Foxo4 生成了无效和条件等位基因，以评估它们在体内癌症中的作用。具有多达 5 个 Foxo 等位基因的种系或体细胞缺失的小鼠，包括 Foxo1 +/- Foxo3 -/- Foxo4 -/- 小鼠，只有适度的肿瘤表型。相比之下，Foxo1、Foxo3 和 Foxo4 的广泛体细胞缺失导致了以胸腺淋巴瘤和血管瘤为特征的进行性癌症易发疾病。对受差异影响的内皮细胞的转录组和启动子分析确定了直接的 Foxo 靶标，并揭示了 Foxo 在体内对这些靶标的调节具有高度的上下文特异性，即使在相同的细胞类型中也是如此。功能研究验证了 Spry2（ 602466 ）和 Pbx1（ 176310），除其他外，作为 Foxo 调节的内皮细胞形态发生和血管稳态的介质。

托托瓦等人（2007）有条件地删除成年小鼠造血系统中的 Foxo1、Foxo3 和 Foxo4。Foxo 缺陷小鼠表现出骨髓谱系扩张、淋巴发育异常和谱系阴性/Sca1 阳性/Kit（ 164920）-阳性隔室包含短期和长期造血干细胞（HSC）群。Foxo 缺陷型骨髓具有缺陷的长期再增殖活性，这与 HSC 的细胞周期和凋亡增加有关。与野生型 HSC 相比，Foxo 缺陷型 HSC 中活性氧（ROS）显着增加，这与编码 ROS 调节因子的基因变化相关。用抗氧化剂进行体内治疗导致 Foxo 缺陷表型的逆转。托托瓦等人（2007）得出结论，FOXO 蛋白在对生理氧化应激的反应中发挥重要作用，从而介导 HSC 隔室的静止和增强存活。

投标人等（2008）产生了肝脏特异性 Insr（ 147670 ）敲除（LIRKO）小鼠，并观察到明显的胆固醇胆结石形成倾向，这部分是由于 Foxo1 的去抑制作用，这增加了胆道胆固醇转运蛋白 Abcg5（ 605459 ）和 Abcg8的表达（ 605460 ）并导致胆汁胆固醇分泌增加。

梅花等人（2009）用 POMC（ 176830 ）- 神经元特异性消融 Foxo1 产生小鼠，并观察到 Cpe（ 114855 ）表达的增加导致 α-Msh 和 β-内啡肽的选择性增加，它们是 CPE 依赖性加工的产物的POMC。这种神经肽谱与 POMC-Foxo1 -/- 小鼠的食物摄入减少和正常能量消耗有关。CPE 表达被饮食诱导的肥胖下调，而 Foxo1 缺失抵消了这种减少，从而防止体重增加。瘦素（ 164160） POMC-Foxo1 -/- 小鼠比野生型小鼠更显着地减少食物摄入，这与瘦素敏感性增加一致；出乎意料的是，POMC-Foxo1 -/- 小鼠的瘦素水平也几乎翻了一番。在 POMC-Foxo1 -/- 小鼠中观察到的弓状核 phenocopied 特征中度 Cpe 过度表达。梅花等人（2009）得出结论，下丘脑 POMC 神经元中的 Foxo1 消融会减少食物摄入，而不会同时降低能量消耗或瘦素水平，并且这种效应是由 Cpe 介导的；他们表示，这是第一次将食欲不振和体重减轻与能量消耗和瘦素水平脱钩。

欧阳等人（2009）产生了 Foxo1 的 T 细胞特异性缺失的小鼠，并发现这些小鼠可以克服与种系缺失相关的胚胎致死率。流式细胞仪分析未检测到胸腺 T 细胞发育的变化。然而，缺乏 Foxo1 的外周 T 细胞表现出活化的表型、效应细胞分化和自身抗体诱导，并且幼稚 T 细胞的数量减少。基因表达谱将 Il7r（ 146661 ）鉴定为 Foxo1 的靶标。Foxo1 -/- T 细胞中 Il7r 的细胞表面表达降低，并且 Il7（ 146660 ）处理未增强细胞存活率。骨髓嵌合体实验表明，Il7r 表达减少是 Foxo1 缺乏的结果。欧阳等人（2009）得出结论，FOXO1 通过诱导 IL7R 表达在 T 细胞耐受和幼稚 T 细胞稳态中起关键作用。

任等人（2012 年）发现，在 Agrp 阳性下丘脑神经元中特异性消融 Foxo1 会导致小鼠食物摄入减少、瘦身、葡萄糖稳态改善以及对瘦素和胰岛素的敏感性增加。定量 PCR 和微阵列分析显示 Gpr17（ 603071 ）在 Agrp 阳性小鼠神经元中高度表达，并且 Gpr17 表达在禁食期间增加。Foxo1 缺陷型Agrp 阳性神经元中Gpr17 的表达降低。染色质免疫沉淀分析证实 Foxo1 与 Gpr17 启动子结合。任等人（2012）得出结论，Gpr17 的下调至少部分介导了 Foxo1 缺陷型 Agrp 阳性神经元的厌食表型。