心脏和神经嵴衍生物表达 1

HAND1 基因编码对哺乳动物心脏发育至关重要的基本螺旋-环-螺旋（bHLH）转录因子（ Reamon-Buettner 等人，2009 ）。

▼ 克隆与表达

拉塞尔等人（1997）从人类胎儿心脏 cDNA 文库中克隆 HAND1，使用小鼠 Hand1 序列作为探针。推断的 215 个氨基酸的蛋白质包含一个 bHLH 区域和几个潜在的磷酸化位点。小鼠和人类序列共有 93% 的整体序列同一性。Northern 印迹分析在成人心脏中检测到一个 1.8 kb 的转录本，但在大脑、胎盘、肺、肝、骨骼肌、肾或胰腺中未检测到。

诺夫勒等人（1998）从心脏特异性 cDNA 文库中克隆 HAND1，该文库使用最初通过人绒毛膜癌细胞系 mRNA 的 RT-PCR 获得的 HAND1 特异性 cDNA 片段进行筛选。该序列预测蛋白质的计算分子量为 23.6 kD。体外翻译产生 29 kD 的蛋白质，表明翻译后修饰。诺夫勒等人（1998）证实了 HAND1 在心脏中的表达，并且还确定了在细胞滋养细胞系中的丰富表达。诺夫勒等人（2002）发现HAND1 mRNA在妊娠不同阶段的羊膜细胞中特异性表达，并证明该蛋白仅在体内羊膜上皮和体外纯化羊膜细胞中产生。胚泡的 RT-PCR 和免疫组织化学染色揭示了在滋养外胚层细胞层中产生了 HAND1 mRNA 和多肽。

在小鼠中，Hand1 和 Hand2（ 602407 ）在胚胎发生过程中在心脏和某些神经嵴衍生物中表达。此外，Hand1 在胚外膜中表达，而 Hand2 在蜕膜中表达（Cserjesi 等人，1995；Srivastava 等人，1995）。

▼ 基因功能

诺夫勒等人（2002）发现人类 HAND1 可以通过简并的 E框（回文序列 CANNTG）刺激 E12/E47（ 147141 ）的转录活性，或通过完美的 E框抑制 E12/E47 的转录活性。通过突变分析，他们确定 N 末端内的 2 个区域具有抑制活性。

▼ 基因结构

诺夫勒等人（1998）确定 HAND1 基因包含 2 个跨越 3.3 kb 的外显子。

▼ 测绘

通过辐射混合分析，Russell 等人（1997）将 HAND1 基因对应到染色体 5q32。

▼ 分子遗传学

Reamon-Buettner 等人（2008）对 31 名不相关的心脏发育不全患者的心脏组织中的 HAND1 基因进行了测序（见241550），24 例左侧发育不全，7 例右侧发育不全。在 31 个发育不全的脑室中的 24 个中发现了 HAND1 的 bHLH 结构域中的移码突变（376delG）；9 名患者的非发育不全心室中也存在该突变。作者指出，在 HAND1 中也发现了其他序列改变，但只有 376delG 是发育不全的预测因子。对 68 颗因分隔缺陷而选择的福尔马林固定心脏的检查显示，只有 1 颗具有严重畸形的心脏携带 376delG 移码突变；在 10 颗福尔马林固定或 5 颗冷冻的正常心脏或来自健康志愿者的 100 份血液样本中未发现该突变。基于酵母的测定表明，与野生型 HAND1 不同，376delG 突变体无法调节含有特定 DNA 结合位点的报告构建体的转录。Reamon-Buettner 等人（2008）得出结论，在发育不全的人类心脏中 HAND1 功能受损。

在人类心脏间隔缺损的组织样本中，包括房间隔缺损（参见 ASD1, 108800）、室间隔缺损（参见 VSD1, 614429）和房室间隔缺损（参见 AVSD1, 606215），Reamon-Buettner 等人（2009）检测到 32 个导致氨基酸变化的体细胞序列改变，其中 12 个位于 HAND1 基因的 bHLH 结构域。在 15 个正常心脏组织样本、12 个先天性心脏病患者的血液样本或 100 个无关的正常个体中未检测到这些序列改变。在酵母和哺乳动物细胞中的功能研究能够将序列改变转化为 HAND1 转录活性，而 HAND1 转录活性会因某些体细胞突变而降低或消除。Reamon-Buettner 等人（2009）提出 HAND1 也可能在人类心脏的分隔缺损中受到影响，因此可能在人类心脏发育和先天性心脏病中发挥更广泛的作用。

▼ 动物模型

Firulli 等人（1998）通过用β-半乳糖苷酶报告基因替换第一个编码外显子，在小鼠 Hand1 基因中产生了种系突变。HAND1 无效等位基因的纯合胚胎在胚胎天数 8.5 和 9.5 之间死亡，并且由于胚外中胚层缺乏而表现出卵黄囊异常。心脏发育也受到干扰，并且没有超出心脏循环阶段。结果证明了 HAND1 在胚外中胚层和心脏发育中的重要作用。

莱利等人（1998）同样通过基因靶向产生了 Hand1-null 突变小鼠，并发现纯合突变胚胎在妊娠第 7.5 天时因滋养层巨细胞分化缺陷而停滞。这种早期死亡率可以通过突变胚胎与野生型四倍体胚胎的聚集来挽救，野生型四倍体胚胎向滋养层贡献了野生型细胞，而不是胚胎。然而，到胚胎第 10.5 天，来自四倍体嵌合体的 Hand1-null 胎儿因心力衰竭而死亡。他们的心管显示异常循环和心室心肌分化。因此，Hand1 对于滋养层和心肌细胞的分化至关重要，它们是胚胎学上不同的细胞谱系。