ZIC家族，成员3; ZIC3

• 小脑 3 的锌指蛋白
• HTX1

HGNC 批准的基因符号：ZIC3

细胞遗传学位置：Xq26.3 基因组坐标（GRCh38）：X:137,566,126-137,577,690（来自 NCBI）

ZIC3 基因编码假定的锌指转录因子。另请参见 ZIC1（600470）。

▼ 克隆和表达

Gebbia 等人（1997） 从 Xq26.2 区域定位克隆了一个基因，其中 X 连锁异位表型（HTX1; 306955） 已被定位。从人类分化的畸胎癌 cDNA 文库中分离出对应于 ZIC3 基因的克隆。推导的 467 个残基蛋白质与小鼠蛋白质具有 98% 的氨基酸相似性。

阿鲁加等人（1996） 分离并表征了小鼠 Zic3 基因，该基因是在小鼠中发现的编码推定锌指转录因子的 4 个相似基因之一。作者发现，Zic3 表达早在胚胎第 7.0 天就出现在原条中，并且出现在位置不明的人类男性中偶尔出现畸形的结构中（例如小脑和嗅球）。所有 Zic 蛋白在一个结构域内都含有 5 个 C2H2 锌指，该结构域与果蝇配对规则基因“奇数配对”（opa） 有同源性。在其功能中，opa 是“wingless”适当表达所必需的，“wingless”是一种节段极性基因，与“hedgehog”相互作用以维持副节段同一性。尤其，

畠山等人（2008） 在 ZIC3 的锌指结构域中鉴定出非经典核定位信号。

▼ 基因功能

Bedard 等人使用突变分析和功能测定（2007） 在 ZIC3 的锌指 4 和 5 内鉴定出 2 个核定位信号。Leptomycin-B 是核输出受体 CRM1（XPO1; 602559） 的特异性抑制剂，可引起 ZIC3 核积聚。贝达德等人（2007） 得出结论，ZIC3 是一种核质穿梭蛋白，利用 CRM1 进行核输出。

▼ 基因结构

Gebbia 等人（1997） 确定 ZIC3 基因包含 3 个外显子，跨度小于 5 kb。

▼ 测绘

ZIC3 基因定位到染色体 Xq26.2（Gebbia 等，1997）。

▼ 生化特征

Hatayama 等人利用核磁共振技术（2008）解决了ZIC3的锌指1至4的溶液结构。每个锌指都显示出典型的C2H2结构，它们一起四面体配位一个锌离子。用连续缺失突变体转染啮齿动物和人类细胞，在锌指 2 和 3 中发现了强烈但非典型的核定位信号。Arg320、lys337 和 arg350 对于核定位特别重要。在锌指 4 和 5 中检测到较弱的核定位信号。蛋白质下拉分析表明，ZIC3 的核定位信号特异性结合小鼠核输入接头蛋白 Kpna1（600686） 和 Kpna6（610563）。在小鼠成纤维细胞中通过 RNA 干扰敲低 Kpna1 或 Kpna6 会损害表位标记的 ZIC3 的核定位。

▼ 分子遗传学

在 5 个具有 X 连锁异位性（HTX1；306955）的无关家族的受影响成员中，Gebbia 等人（1997）鉴定了ZIC3基因中的5种不同突变（参见例如300265.0001、300265.0002和300265.0008）。ZIC3之前并未被认为与脊椎动物左右轴发育有关，但它是第一个与人类部位异常明确相关的基因。所有受影响的男性都有位置不明，伴有复杂的心脏畸形、肺叶改变、脾脏异常和胃肠道旋转不良的不同组合。此外，所有家庭中至少有 1 名受影响的成员患有肛门或腰骶部异常，并且 1 名受影响的家庭也有泌尿系统异常，这表明 ZIC3 也可能在腰骶部和后肠发育中发挥作用。在 1 个家族中，有一个移码等位基因（300265. 0008）与 3 名杂合女性的反位相关。结果表明，ZIC3 在左右身体轴形成的最早阶段发挥作用。

Burdine 和 Schier（2000） 回顾了小鸡、小鼠、青蛙和斑马鱼左右轴形成的趋同和发散机制，以及人类中 EBAF（601877）、ACVR2B（602730）、ZIC3 和 connexin-43（121014） 突变的作用。

韦尔等人（2004）在194名无关患者中筛选了ZIC3的编码区，其中包括61名典型异位性患者、93名具有异位性心脏缺陷特征的患者和11名全反位患者。他们在 3 个经典异源排列家族中鉴定出 5 个新的 ZIC3 突变（参见，例如 300365.0004-300365.0005）。他们还在一名仅限于心脏的散发性异位性女性患者（300265.0006） 以及一名房间隔缺损和肺动脉瓣狭窄但无异位性畸形的患者（300265.0007） 中发现了 ZIC3 突变。韦尔等人（2004） 得出的结论是，ZIC3 突变的表型谱应扩大到包括受影响的女性和异型性不典型的先天性心脏病。

在所有已知 ZIC3 点突变的功能分析中，Ware 等人（2004） 发现假定的锌指 DNA 结合域和 N 末端域的突变会导致报告基因反式激活的丧失。令人惊讶的是，转染研究表明，ZIC3 蛋白的氨基酸 253-323 之间的突变导致了异常的细胞质定位，这表明 ZIC3 突变子集的发病机制至少部分是由于适当的核定位失败所致。

▼ 细胞遗传学

在一个意大利家庭中，受影响的男性具有从 VACTERL-H（314390） 到 X 连锁内脏异位的临床表型，Chung 等人（2011） 发现了染色体 Xq26.3 的 1.3 Mb 缺失，包括 ZIC3 基因。一名男性胎儿患有复杂的心脏异常，包括心房异构、房室间隔缺损、右心室双出口、大动脉转位和瓣膜下肺动脉狭窄。他还存在肾脏增大、肛门闭锁、右侧胃和胰腺、双侧三叶肺和无脾，与异位性一致。神经病理学正常。家族史显示，另外两名男性家庭成员在出生后不久就去世了。两人均患有肛门闭锁，其中 1 人尸检显示脑积水、脊椎缺损、肢体畸形、肾脏融合、复杂的心脏异常和降结肠重复，但无异位。第一个胎儿的母亲、她的母亲、姐妹、祖母和女儿也携带着该缺失。没有一个女性受到影响，除了女儿，她有一个小的室间隔缺损。该报告证明了 ZIC3 突变导致的广泛的家族内表型变异。

▼动物模型

“弯尾”（Bn）是人类神经管缺陷的小鼠模型，其特征是尾巴缩短、扭结以及外脑畸形（10%）、旋转缺陷，偶尔出现脐膨出、口面部劈裂和位置异常。通过单倍型分析，Klootwijk 等人（2000） 将 Bent tail 基因座指定为小鼠 X 染色体近端部分 1.1-cM 的间隔。随后的分析显示，在所有受影响的动物中，包含 Zic3 基因（300265） 的大约 1 Mb 缺失。尽管弯尾表型可能是多个基因缺失的结果，但作者假设 Zic3 的表达模式和其他 Zic 基因的功能支持 Zic3 缺失在弯尾小鼠先天性畸形中的重要作用。

Carrel 等人通过研究涉及 Bn 的种内回交小鼠（2000） 证明 Bn 突变与小于 170 kb 的亚显微缺失（包括整个 Zic3 基因座）相关。作者注意到一些可存活的 Bn 雄性和雌性腹部和胸部位置异常。作者提出 ZIC3 在神经管发育和闭合中发挥关键作用。

Purandare et al.（2002） observed embryonic lethality in 50% of Zic3-null mice with an additional 30% lethality in the perinatal period. Zic3-null embryos showed defects in laterality, cardiac development, and neural tube closure. Live-born mice showed complex congenital heart defects, pulmonary reversal or isomerism, CNS defects, and vertebral and rib anomalies. Specific features included kinked tails, abnormalities in heart looping, septal defects, and exencephaly. Studies on tissues derived from the null mice showed abnormal expression of Nodal（601265） and Pitx2（601542）, suggesting that Zic3 acts upstream of these genes within the left-right specification pathways.

韦尔等人（2006） 发现 Zic3 和 Nodal 突变的复合杂合小鼠与单独的 Zic3 缺失小鼠相比，致死率显着增加。没有雄性存活，雌性数量也有所减少。因此，在复合杂合子小鼠中观察到的偏侧性缺陷比单独具有任一突变体的小鼠更严重。研究结果表明，这两个基因在同一途径中相互作用。进一步的研究表明 Zic3 激活 Nodal 的上游增强子。

▼ 等位基因变异体（10 个选定示例）：

.0001 异位、内脏、1、X 连锁
ZIC3、THR325MET
在 X 连锁异位（HTX1；306955）家族的受影响成员中，最初由 Mathias 等人报道（1987），Gebbia 等人（1997） 在 ZIC3 基因中发现了一个 1502C-T 转变，导致在包含 5 个锌指的高度保守结构域中发生 thr325 到met（T325M） 的取代。除了右位心、位置模糊和脾缺陷外，一些个体还有其他中线缺陷、肛门畸形、嗅神经发育不全、小脑发育不全、十二指肠闭锁和骶骨发育不全。

.0002 异序，内脏，1，X-连锁
ZIC3，CYS270TER
在具有 X-连锁异序的 2 个兄弟中（HTX1；306955），Gebbia 等人（1997） 鉴定了 1408C-T 转变，导致 cys270 到 ter（C270X） 取代，预测第二个锌指之前的蛋白质截断。两人均患有位置模糊和肛门畸形。他们未受影响的母亲是携带者。

.0003 先天性心脏缺陷，多种类型，1，X 连锁
ZIC3，1741A-T，LYS-TER
Megarbane 等人发现，来自黎巴嫩家庭的 2 名男性表兄弟患有与 1 种或多种其他心脏缺陷相关的大动脉转位（TGA）（CHTD1；参见 306955）（2000） 鉴定出 ZIC3 基因外显子 2 中的 1741A-T 颠换，导致最后一个锌指结构域末端之前发生 lys-to-ter 取代。预计截短的蛋白质具有一些残余活性，这可能解释了这些患者缺乏其他部位异常的原因，尽管存在一些轻微的中线缺陷，包括距离过远、宽鼻基底和颅缝早闭。梅加巴恩等人（2000） 指出，TGA 是一种局限于心脏的左右身体轴缺陷。在 3 名携带者女性以及一名未受影响的叔叔中发现了这种突变；作者表示，这是男性 X 染色体基因突变的不完全外显的首例。在 300 条对照 X 染色体中未发现该突变。

.0004 异序，内脏，1，X-连锁
ZIC3，GLN249TER
在具有 X-连锁异序的家族中（HTX1；306955），Ware 等人（2004） 在氨基酸 249（Q249X） 的保守谷氨酰胺中发现了无义突变，导致第一个锌指结合结构域之前被截断。先证者的母亲是该突变的杂合子。

.0005 异序，内脏，1，X 连锁
ZIC3，CYS253SER
在具有 X 连锁异序的先证者中（HTX1；306955），Ware 等人（2004） 在第一个锌指的第一个残基中发现了 cys253 到 Ser（C253S） 的突变。转染研究表明，C253S 突变降低了 ZIC3 的核定位。畠山等人（2008）证实C253S取代损害了ZIC3核定位。

.0006 异位，内脏，1，X 连锁
ZIC3，LYS405GLU
在女性先天性心脏病异位（HTX1；306955）的散发病例中，Ware 等人（2004） 在外显子 2 中鉴定出 lys405-to-glu（K405E） 错义突变。这是第一个已鉴定出 ZIC3 突变的先天性心脏病异位女性。

.0007 重新分类 - 意义未知的变体
ZIC3，PRO217ALA
该变体以前的标题为先天性心脏缺陷，多种类型，1，X染色体连锁，已根据 Hamosh（2020） 对 gnomAD 数据库的审查进行了重新分类。

在 29 名患有非异型先天性心脏缺陷的个体中（参见 306955），Ware 等人（2004） 鉴定出 1 名患者的 ZIC3 基因存在 pro217-to-ala（P217A） 错义突变。该患者患有房间隔缺损和肺动脉瓣狭窄。没有发现其他技术上与异位相关的畸形。

Hamosh（2020）发现，在gnomAD数据库中，P217A变异存在于202,177个等位基因中的420个中，其中包括108个半合子和4个纯合子，总体等位基因频率为0.002077，在非洲人中的频率为0.02099（2020年2月12日）。

.0008 异序，内脏，1，X-连锁
ZIC3，2-BP INS，1507TT
在具有 X-连锁异序的家族中（HTX1；306955），Gebbia 等人（1997） 在 ZIC3 基因中发现了一个 2 bp 插入（1507insTT），预计会导致移码和过早终止。在这个家庭中，2 名受影响的男性患有位置模糊、肛门畸形和肾脏畸形。其中一名还患有肾上腺发育不全。3 名杂合女性患有内位反位，其中 2 名患有肛门畸形，其中 1 名患有右侧双输尿管。研究结果表明，该突变可能具有由野生型等位基因修饰的显性效应。

.0009 异序，内脏，1，X-连锁
ZIC3，TRP255GLY
Chhin 等人在具有 X 连锁异位性（HTX1; 306955） 的兄弟姐妹中（2007） 鉴定出 ZIC3 基因中的 763T-G 颠换，导致第一个锌指的高度保守区域内发生 trp255 到甘氨酸（W255G） 的取代。兄弟患有右旋大动脉转位（D-TGA）、单心室、肺动脉闭锁和多脾，而他受影响的妹妹则患有 D-TGA、肺动脉和二尖瓣闭锁以及无脾。未受影响的母亲是携带者。X 失活研究表明，受影响的姐妹的 X 失活偏向有利于突变等位基因的表达。W255G 突变体的体外功能研究表明，蛋白质表达减少可能是由于蛋白质不稳定、转录活性降低和核定位减少所致。

畠山等人（2008） 将 W255、W298 和 W299 鉴定为 ZIC3 锌指结构域内疏水核心的组成部分。他们证实W255G替换导致ZIC3细胞外定位异常；然而，该突变并不影响人 ZIC3 与小鼠核输入蛋白 Kpna1（600686） 和 Kpna6（610563） 之间的相互作用。

.0010 VACTERL 关联，X 连锁
ZIC3，6-BP INS
在具有 VACTERL 关联的男性婴儿中（VACTERLX；314390），Wessels 等人（2010） 在 ZIC3 基因的外显子 1 中发现了一个从头框内 6-bp 插入（GCCGCC），导致在聚丙氨酸重复序列中添加 2 个丙氨酸。因此，该患者有 12 个丙氨酸重复，而不是正常的 10 个。在 336 条对照染色体中未发现该突变。患者有肛门闭锁、喉食管闭锁伴气管食管瘘、心脏右置伴持续性左上腔静脉、单侧多囊肾。他出生后一小时就去世了。韦塞尔斯等人（2010） 注意到 ZIC3 突变引起的 X 连锁异位性的表型重叠。