肌分化抗原1

MYOD1 基因仅在骨骼肌中表达，它编码的蛋白质属于肌源性分化和修复所必需的转录因子家族（Shukla 等人的总结，2019 年）。

▼ 克隆与表达

戴维斯等人（1987）通过与小鼠 MyoD1 探针的弱交叉杂交，孤立了 3 种不同的人类肌源因子 MYF3、MYF4（ 159980 ）和 MYF5（ 159990 ）的 cDNA。MYF3 被证明是小鼠 MyoD1 的人类同源物。

Olson（1990）绘制了 4 种哺乳动物肌源性调节因子的结构比较图：MYOD、肌生成素（MYF4）、MYF5 和 MRF4（ 159991 ）。同源区域是参与DNA结合以激活肌生成的区域。

温特劳布等人（1991）和Tapscott 和 Weintraub（1991）回顾了 MyoD 家族在控制肌肉细胞谱系规范中的作用。MyoD 仅在骨骼肌及其前体中表达；在非肌肉细胞中，该基因被特定基因抑制。MyoD 激活自己的转录；这可能会稳定对肌生成的承诺。MyoD 蛋白是通过序列同源性相关的一大类蛋白质，即螺旋-环-螺旋（HLH）蛋白的成员。

▼ 基因功能

萨托雷利等人（1999）表明 MYOD在进化上保守的赖氨酸（99、102 和 104 位）上被 PCAF（ 602303 ）直接乙酰化。乙酰化 MYOD 对其 DNA 靶标的亲和力增加。用非乙酰化精氨酸保守取代乙酰化赖氨酸会损害 MYOD 刺激转录和诱导转化的能力，这表明 MYOD 的乙酰化在功能上是关键的。

MYOD 调节骨骼肌分化，对于修复受损组织至关重要。NFKB（见164011）由细胞因子 TNF（191160）激活，TNF 是恶病质中骨骼肌萎缩的介质。古特里奇等人（2000）探讨了 NFKB 在细胞因子诱导的肌肉退化中的作用。在分化 C2C12 肌细胞时，TNF 诱导的 NFκB 活化通过在转录后水平抑制 MYOD mRNA 来抑制平滑骨骼肌分化。相反，在分化的肌管中， NFKB依赖性下调 MYOD 和骨骼肌纤维功能障碍需要TNF 加干扰素-γ（IFNG； 147570 ）信号传导。MYOD mRNA 也被体内小鼠肌肉中 TNF 和 IFNG 的表达下调。古特里奇等人（2000）得出结论，他们的数据阐明了一种可能的机制，该机制可能是恶病质中骨骼肌衰退的基础。

哺乳动物 SWI/SNF 复合物是 ATP 依赖性染色质重塑酶，与基因表达、细胞周期控制和肿瘤发生的调节有关。MyoD 是一种肌肉特异性调节剂，能够在多种细胞类型中诱导肌生成。为了确定细胞分化过程中对染色质重塑酶的需求，de la Serna 等人（2001）检查了 MyoD 介导的成纤维细胞中肌肉分化的诱导，这些成纤维细胞表达了人类 brahma 相关基因 1（BRG1; 603254 ）或人类 brahma（BRM; 600014 ）的显性失活版本），2 种不同 SWI/SNF 酶的 ATP 酶亚基。他们发现，在突变酶存在的情况下，肌源性表型的诱导完全消失了。他们进一步证明，未能诱导肌肉特异性基因表达与抑制内源性肌肉特异性基因启动子区域中的染色质重塑有关。结果表明，SWI/SNF 酶促进 MyoD 介导的肌肉分化，并表明这些酶通过改变内源性分化特异性基因座的启动子区域的染色质结构发挥作用。

伯格斯特伦等人（2002）使用表达阵列和染色质免疫沉淀测定来证明肌生成由 MyoD 调节的基因表达的离散子程序组成。大约 5% 的检测基因在特定时间序列中改变了表达，超过 1% 的基因在没有合成额外转录因子的情况下受 MyoD 的调节。作者表明，MyoD 调节肌生成过程中不同时间表达的基因，并且启动子特异性调节 MyoD 结合是模式化基因表达的主要机制。此外，p38 激酶（ 600289 ）活性对于表达受 MyoD 调节的受限基因子集是必需的，但对于 MyoD 结合则不是必需的。

眼咽肌营养不良（OPMD; 164300 ）是由编码多聚（A）结合蛋白 2（PABP2; 602279 ）的多聚丙氨酸链的 GCG 三核苷酸重复序列的短扩展引起的。金等人（2001）建立了表达人 PABP2 的稳定的小鼠骨骼肌 C2 细胞系。细胞表现出形态学上增强的肌管形成，伴随着肌源性因子 MYOD 和肌细胞生成素（MYF4）的转录增加。使用酵母 2 杂交系统，滑雪相互作用蛋白（SKIP；603055）显示与 PABP2 结合。免疫荧光研究表明 PABP2 与 SKIP 共定位在核斑点中。报告基因分析表明，PABP2 与 SKIP 合作，通过 MYOD 协同激活 E框介导的转录。此外，PABP2 和 SKIP 都与 MYOD 直接相关，形成一个单一的复合体。作者认为 PABP2 和 SKIP 在转录水平上直接控制肌肉特异性基因的表达。

为了应对基因毒性压力，循环细胞通过激活检查点在细胞周期的离散边界处停滞，从而允许 DNA 修复并防止染色体异常遗传到子细胞。这种监视机制对于维持基因组完整性至关重要。在多细胞生物中，细胞增殖通常针对通过分化产生专门的细胞类型。普里等人（2002）假设基因毒性应激可能触发分化检查点，以防止形成具有遗传不稳定性的分化细胞。他们表明，暴露于基因毒剂会导致肌源性分化的可逆抑制。如果在诱导分化之前而不是在建立分化程序之后应用，则 DNA 损伤剂会抑制肌肉特异性基因表达。肌源性决定因子 MyoD（由 MYOD1 基因编码）是成肌细胞分化检查点的目标。DNA 损伤对 MyoD 的抑制需要功能性 ABL 酪氨酸激酶（ABL1; 189980 ），但发生在缺乏 p53（TP53; 191170 ）或 JUN（ 165160 ）的细胞中）。这些结果支持了基因毒性应激可以调节分化的观点，并确定了 DNA 损伤激活信号网络的新生物学功能。

Mal 和 Harter（2003）提供的数据表明，除了作为分化特异性基因的激活剂被广泛接受的作用外，MyoD 还可以在与组蛋白去乙酰化酶合作时在成肌细胞增殖中充当转录抑制因子。他们通过染色质免疫沉淀分析表明，MyoD 和组蛋白去乙酰化酶-1（HDAC1; 601241 ）都占据肌细胞生成素（ 159980 ）的启动子，并且该基因位于受抑制的染色质区域。

通过研究 MSX1（ 142983 ）在抑制肌源性基因表达中的功能，Lee 等人（2004）确定了 MSX1 和 H1B（ 142711 ）之间的物理相互作用。李等人（2004）发现 MSX1 和 H1B 与 MYOD 的关键调节元件结合，MYOD 是骨骼肌分化的中枢调节器，它们诱导抑制的染色质。此外，MSX1 和 H1B 协同抑制细胞培养和非洲爪蟾动物帽中的肌肉分化。李等人（2004）得出结论，他们的发现定义了接头组蛋白在基因特异性转录调控中的未知功能。

Rao 等人使用染色质免疫沉淀研究（2006）表明 MYOD1 和 MYOG 与几种 microRNA 的上游区域结合，包括 miR1-1（MIRN1; 609326 ）和 miR133A1（MIRN133A1; 610254 ），为在肌生成过程中诱导这些 microRNA 提供了基础。

▼ 测绘

通过筛选杂交细胞 DNA，Braun 等人（1989）将 MYF3 基因分配给人类 11 号染色体。这证实了Tapscott 等人的定位（1988），他建议使用异源小鼠探针进行相同的分配。小鼠 MyoD1 基因能够在胚胎 C3H 小鼠成纤维细胞中诱导成肌表型。有趣的是，人类 11 号染色体上的一个基因座与胚胎肿瘤的发展有关，包括横纹肌肉瘤（ 268210 ）。亨利等人（1989）通过对 11p15 区域中含有不同断点的体细胞杂交体的Southern印迹分析，将肌源性分化的标记物 MYOD1（ Davis et al., 1987 ）对应到 11p15.4-p15.1。Scrable 等人（1990）确定 MYOD1 基因与带 11p15.4 中乳酸脱氢酶-A（ 150000 ）的结构基因紧密相连。他们发现小鼠中的相应基因座接近于小鼠 7 号染色体上的 p（“红眼稀释”）和 Ldh-1 基因座。通过原位杂交，Gessler 等人（1990）将该基因定位到 11p14，可能是 11p14.3。此外，他们通过分析几种含有具有缺失或易位的各种衍生物的体细胞杂种表明，MYF3 基因与染色体带 11p13 处的 WAGR 基因座无关，或者与与Beckwith-Wiedemann 综合征。

▼ 分子遗传学

Watson 等人在 3 名受影响的同胞中，由近亲白种人父母所生，患有先天性肌病，伴有膈肌缺损、呼吸功能不全和畸形面容（MYODRIF; 618975 ）（2016）在 MYOD1 基因（S63X; 159970.0001 ）中发现了一个纯合无义突变。该突变是通过纯合子图谱和外显子组测序相结合发现并通过 Sanger 测序确认的，与家族中的疾病分离。同胞受到严重影响，在生命的最初几天都死了。没有对该变体进行功能研究。洛佩斯等人（2018）注意到 S63X 突变发生在 MYOD1 基因的外显子 1 中，预计会导致无义介导的 mRNA 衰变而没有蛋白质。

Lopes 等人在一名患有 MYODRIF 的 8 岁女孩中（2018）在 MYOD1 基因（E233X; 159970.0002 ）中发现了一个纯合无义突变。该突变与家庭中的疾病分离。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究，但预计它会逃避无意义介导的 mRNA 衰变。

在一个 18 个月大的女孩中，由近亲印度父母所生，患有 MYODRIF，Shukla 等人（2019）鉴定了 MYOD1 基因（ 159970.0003 ）中的纯合移码突变。通过全外显子组测序发现的突变与家族中的疾病分离。1000 Genomes Project 或 gnomAD 数据库或 538 名印度人的内部外显子组数据库中不存在该变体。未进行变体的功能研究和患者细胞的研究。一个同样受影响的哥哥在 2 岁时死亡，但没有进行 DNA 研究。

▼ 动物模型

在 Myf5（ 159990 ）或 MyoD 中携带无效突变的小鼠具有明显正常的骨骼肌。鲁德尼基等人（1993）将携带突变 Myf5 和 MyoD 基因的小鼠杂交，并观察到缺乏这两种基因的小鼠出生时是活的，但在出生后不久就无法移动并死亡。这些小鼠的组织学检查显示骨骼肌完全缺失。免疫组织化学分析表明不存在表达结蛋白的成肌细胞样细胞。这些观察结果表明，在胚胎发育过程中，骨骼成肌细胞的确定、它们的繁殖或两者都需要 Myf5 或 MyoD，并表明这些因素至少部分地在肌生成中发挥了功能冗余的作用。

Kassar-Duchossoy 等人使用不同影响遗传连锁的 Mrf4 基因（ 159991 ）表达的一系列等位基因 Myf5 突变体（2004 年）证明骨骼肌存在于 Myf5:Myod 双无效小鼠中，仅当 Mrf4 表达不受影响时。Kassar-Duchossoy 等人（2004）得出结论，他们的发现与普遍认为的肌源性身份仅由 Myf5 和 Myod 赋予的观点相矛盾，并将 Mrf4 确定为决定基因。Kassar-Duchossoy 等人（2004 年）修改了 MRF 的上位关系，其中 Myf5 和 Mrf4 都在 Myod 上游作用以将胚胎多能细胞引导到肌源性谱系中。Kassar-Duchossoy 等人（2004）发现在没有 Myf5 和 Myod 的情况下，Mrf4 可以指导胚胎而非胎儿骨骼肌的身份和分化。Myod 最初由 Myf5 和 Mrf4 激活，后来通过 Pax3（ 606597 ）激活。Mrf4 驱动胚胎躯干和四肢的肌生成，但不驱动头部或胎儿的肌生成。

▼ 等位基因变体（ 3 精选示例）：

.0001 先天性肌病，伴有横膈膜缺陷、呼吸功能不全和畸形相
MYOD1, SER63TER
Watson 等人在 3 名受影响的同胞中，由近亲白种人父母所生，患有先天性肌病，伴有膈肌缺损、呼吸功能不全和畸形面容（MYODRIF; 618975 ）（2016 年）在 MYOD1 基因中鉴定出纯合 c.188C-A 颠换（c.188C-A，NM_002478.4），导致 N 末端基本结构域内的 ser63 到 ter（S63X）替换。该突变是通过纯合性作图和外显子组测序相结合发现的，并通过 Sanger 测序得到证实。患者属于共享同一位母亲的 2 个兄弟姐妹。未受影响的母亲和1名父亲是突变的杂合子；无法获得另一位父亲的 DNA（对于 OTOG 基因中的错义突变，同胞也是纯合子（604487），母亲是杂合子，但这种变异不被认为是致病的。）同胞受到严重影响，并且在生命的头几天都死了。没有对该变体进行功能研究。

洛佩斯等人（2018）指出，S63X 突变发生在 MYOD1 基因的外显子 1 中，预计会导致无义介导的 mRNA 衰变，而 MYOD1 蛋白缺失。

.0002 先天性肌病，伴有横膈膜缺陷、呼吸功能不全和畸形相
MYOD1、GLU233TER
Lopes 等人8 岁女孩患有先天性肌病，伴有膈肌缺损、呼吸功能不全和畸形面容（MYODRIF; 618975 ）（2018 年）在 MYOD1 基因中发现了纯合 c.697G-T 颠换，导致 glu233-to-ter（E233X）替换。突变发生在外显子 2/外显子 3 连接处的 13 bp 内，预计会逃避无意义介导的 mRNA 衰变。该突变与家庭中的疾病分离。未进行变体的功能研究和患者细胞的研究。

.0003 先天性肌病，伴有横膈膜缺陷、呼吸功能不全和畸形相
MYOD1，1-BP DUP，NT557
Shukla 等人对一名 18 个月大的女孩，由近亲印度父母所生，患有先天性肌病伴膈肌缺损、呼吸功能不全和畸形面容（MYODRIF; 618975 ）（2019 年）在 MYOD1 基因的外显子 1 中发现了一个纯合 1-bp 重复（c.557dup，NM_002478.4），导致移码和提前终止（Arg188ProfsTer90）。通过全外显子组测序发现的突变与家族中的疾病分离。一个同样受影响的哥哥在 2 岁时死亡，但没有进行 DNA 研究。1000 Genomes Project 或 gnomAD 数据库或 538 名印度人的内部外显子组数据库中不存在该变体。未进行变体的功能研究和患者细胞的研究。