含有锥杆同源基因的基因; CRX

HGNC 批准基因符号：CRX

细胞遗传学位置：19q13.33 基因组坐标（GRCh38）：19:47,821,936-47,843,323（来自 NCBI）

▼ 克隆和表达

为了鉴定含有视网膜同源基因的基因，Freund 等人（1997） 用人 CHX10（142993） cDNA 的片段在低严格度下筛选了人视网膜 cDNA 文库。其中一个分离的 cDNA 编码了一个新基因，作者将其命名为 CRX，意为“含有锥杆同源框的基因”。CRX 编码一种 299 个氨基酸的蛋白质，预测质量为 32 kD，与人类 OTX1（600036） 和 OTX2（600037） 同源域蛋白最相似。CRX 同源域位于氨基末端附近的残基 39 至 99 处，属于 prd 类。CRX 蛋白的其他结构域包括 WSP 基序和 OTX 尾部。CRX 基因在视网膜中以丰富的 4.5 kb 转录本表达，但在检查的 10 种组织或细胞中没有表达。

古川等人（1997） 从小鼠视网膜中分离出小鼠 Crx 基因。人类 CRX cDNA 与小鼠基因有 97% 的同一性。Crx 表达仅限于发育和成熟的感光细胞。Crx 结合并反式激活序列 TAATCC/A，该序列位于多个光感受器特异性基因的上游，包括许多物种的视蛋白基因。使用逆转录病毒载体过度表达 Crx 增加了仅含有杆状光感受器的克隆的频率，并降低了含有无长突中间神经元和 Muller 胶质细胞的克隆的频率。此外，假定的表达 Crx 的显性阴性形式的感光细胞未能形成适当的感光外节和末端。

▼ 基因功能

Akagi 等人（2004）报道CRX和OTX2有效诱导成年大鼠睫状体和虹膜来源的细胞产生光感受器特异性表型。超过 90% 的 CRX 和 OTX2 转染的睫状体和虹膜来源的细胞表现出视杆细胞视蛋白免疫反应性，而类似转染的来自胚胎大鼠的中脑来源的神经干细胞中很少表达视杆细胞视蛋白。CRX 和 OTX2 转染的虹膜来源细胞表达光转导级联的至少 2 个附加关键成分，恢复蛋白（179618） 和 G-δ-T1。赤城等人（2004） 得出结论，CRX 和 OTX2 诱导虹膜或睫状组织来源的细胞产生表型，这可能提出了一种用于视网膜移植的感光细胞制备方法。

脊髓小脑性共济失调 7 型（SCA7; 164500） 是一种遗传性神经退行性疾病，由 共济失调蛋白-7（ATXN7; 607640） 蛋白中的聚谷氨酰胺束扩张引起。SCA7 的一个独特特征是视网膜感光细胞变性，导致视锥细胞营养不良。La Spada 等人在 SCA7 转基因小鼠模型中（2001） 发现视锥杆营养不良涉及由于 CRX 干扰而改变的光感受器基因表达。通过 CRX 和 ATXN7 截短突变体和点突变体的免疫共沉淀分析，Chen 等人（2004） 确定 CRX 的 ATXN7 相互作用结构域定位于其富含谷氨酰胺的区域，并且 ATXN7 的 CRX 相互作用结构域定位于其谷氨酰胺区域。抑制 Crx 反式激活需要 共济失调蛋白-7 的核定位，并且可能的核定位信号被对应到共济失调蛋白-7的C末端区域。作者利用染色质免疫沉淀法证明，Crx 和 共济失调蛋白-7 在体内占据了 Crx 调节的视网膜基因的启动子和增强子区域。陈等人（2004）提出SCA7疾病发病机制之一可能是转录失调，并且CRX转录干扰可能是SCA7视锥杆营养不良性视网膜变性的主要因素。

▼ 测绘

Freund 等人结合使用原位杂交、体细胞杂交和辐射杂交作图以及酵母人工染色体重叠群分析（1997） 将 CRX 基因定位到锥杆营养不良-2 基因座（CORD2; 120970） 关键区域中标记 D19S219 和 D19S246 之间的间隔中的 19q13.3。

▼ 分子遗传学

Freund 等（1997） 在 2 个 CORD2 家系中发现 CRX 基因存在错义和移码突变（120970）。作者表明错义（602225.0001） 突变不是多态性变异，并得出结论，CRX 基因的突变是 CORD2 表型的原因。

斯温等人（1997） 在常染色体显性 CORD 家族先证者的 CRX 同源结构域的第三个残基中发现了 arg41 到 trp 的取代。该序列变化与疾病表型共分离，并且在 247 名正常对照中未检测到。数据表明，CRX 基因的突变与光感受器变性有关，并且 Crx 蛋白对于维持正常的视锥细胞和视杆细胞功能是必需的。

由于 CRX 对于光感受器的维持至关重要，并且由于发育中的视网膜中显性失活 CRX 等位基因的表达阻止了外节的生物发生（Furukawa 等，1997），Freund 等（1998） 通过检查 74 名 Leber 先天性黑蒙患者的 CRX 基因，检验了 CRX 突变导致某些 Leber 先天性黑蒙表型病例的假设。他们确定 2 名患有从头缺失突变（分别为 602225.0003-602225.0004）的患者是 Leber 先天性黑蒙-7（LCA7；613829）的病因。他们的研究结果表明，CRX 基因的产物不仅对于光感受器的正常维持至关重要（如导致常染色体显性锥杆营养不良（120970） 的突变所证明的那样），而且可能对于早期光感受器发育也至关重要。

CRX 是多个视网膜基因的转录因子，包括视蛋白和光感受器间视黄醇结合蛋白基因。由于 CRX 功能的丧失可能会改变许多其他视网膜蛋白的表达，Sohocki 等人（1998） 在患有一系列退行性视网膜疾病的先证者中筛选了 CRX 基因突变。在筛选的 294 名无关个体中，他们在临床诊断为常染色体显性锥杆营养不良、晚发性显性视网膜色素变性或显性莱伯先天性黑蒙（早发性色素性视网膜炎）的家族中发现了 4 个 CRX 突变，并且还发现了 4 个额外的良性序列变异。

里沃尔塔等人（2001） 总结了与视网膜异常相关的 CRX 基因的 18 种突变。除了 1 个明显无效的等位基因与表型没有明确关联（密码子 9 中的移码）外，所有 CRX 突变似乎都是完全渗透的，并在杂合子中引起疾病​​。这些显性等位基因分为两类。一组是错义突变和短的框内缺失；一组是错义突变。第二组是移码突变，全部位于最后一个外显子。所有这些显性突变都可能产生可翻译的稳定 mRNA。里沃尔塔等人（2001）没有发现疾病类型和突变类型之间的相关性。其中四种突变是从头突变，这些突变是在莱伯先天性黑蒙的孤立病例中发现的。里沃尔塔等人。

陈等人（2002） 使用瞬时转染和迁移率变化分析来研究体外 CRX 中 11 种已知突变的后果。他们证明，氨基酸 200 和 284 之间的 C 末端区域对于 CRX 介导的转录激活至关重要。三个同源结构域错义突变（R41W，602225.0005；R41Q，602225.0006；和R90W，602225.0007）显示反式激活活性降低，而E80A（602225.0001）显示活性显着增加。使用突变型 CRX 同源域肽进行的体外蛋白质-DNA 结合测定表明，这种改变是由于 DNA 与 CRX 靶标的结合减少所致。作者假设 CRX 突变通过损害 CRX 介导的光感受器基因转录调节来参与人类光感受器变性。然而，

▼ 动物模型

CRX不仅在视网膜的感光细胞中表达，也在松果体的松果体细胞中表达。古川等人（1999） 培育出携带有针对性的 Crx 破坏的小鼠。通过视网膜电图检测，纯合缺陷小鼠没有精致的光感受器外节，并且缺乏视杆细胞和视锥细胞活性。Crx 突变体中一些光感受器和松果体特异性基因的表达降低。Crx -/- 小鼠的昼夜节律夹带也受到影响。为了检查纯合缺陷小鼠的光诱导活性，Furukawa 等人（1999） 记录了野生型和 Crx -/- 小鼠在运动轮上跑步的活动。所有小鼠在夹带期间和持续黑暗中都表现出强大的 24 小时活动节律。所有小鼠在 24 小时期间的黑暗间隔期间表现出最多的活动。然而，纯合缺陷小鼠夜间发生的总活动百分比明显低于野生型小鼠。所有小鼠在循环提前 4 小时后重新进入明暗循环；然而，Crx -/- 小鼠完成转变所需的天数更长。

斑马鱼被证明是研究昼夜节律基因调节和松果体器官功能的有用模型。Crx 基因被认为可以调节松果体昼夜节律活动。在小鼠中，Crx 的定向失活导致松果体基因表达减少，并减弱对光/暗循环的影响（Furukawa 等，1999）。加姆塞等人（2002） 表明 Crx 和 Otx5（orthodenticle 同源基因-5） 直向同源物在斑马鱼幼虫的松果体器官和不对称位置的松果体旁表达。昼夜节律基因表达不受 Crx 表达减少的影响，但受到 Otx5 缺失的特异性抑制。这些结果表明 Otx5 而不是 Crx 调节斑马鱼松果体复合体中显示昼夜节律表达的基因。

Nishida 等人在有条件的 Otx2（600037） 基因消融下对转基因小鼠进行表达研究（2003） 提供的证据表明 Otx2 是 Crx 的直接上游调节因子，并通过与 Crx 启动子中的特定共有序列结合发挥作用。

梅诺蒂-雷蒙德等人（2010） 在因该疾病分离的猫谱系中，发现 CRX 基因（546delC） 的假定突变是导致常染色体显性视杆锥体发育不良（Rdy） 的原因。Rdy 猫的疾病表现与莱伯先天性黑蒙或色素性视网膜炎的年轻患者相当。

▼ 等位基因变异体（10 个选定示例）：

.0001 CONE-ROD DYSTROPHY 2
CRX，GLU80ALA
在具有常染色体显性 CORD2（120970） 的希腊家族中，Freund 等人（1997） 在 CRX 基因的一个等位基因的密码子 80 处发现了 GAG-to-GCG 突变。该突变在希腊人群中并不常见，因为在 100 多个正常希腊等位基因或检查的 600 多个其他白种人对照等位基因中均未发现该突变。glu80-to-ala 突变位于 CRX 同源域内。

.0002 CONE-ROD DYSTROPHY 2
CRX，1-BP DEL，502G
在具有常染色体显性 CORD2（120970） 的北欧家族中，Freund 等人（1997） 鉴定出 CRX cDNA 的一个等位基因（密码子 168）的第 502 位核苷酸处有 G 缺失。这种缺失会导致 CRX 蛋白的移码和提前终止。

.0003 莱伯先天性黑蒙 7
CRX，2-BP DEL，GLU168
Freund 等人使用 SSCP 分析和对 CRX 基因 PCR 扩增外显子的直接测序（1998） 在 2 名 Leber 先天性 amaurosis-7（613829） 患者中鉴定出 CRX 中推定的致病性从头缺失突变：glu168 密码子（E168del2bp） 处有 2 bp 缺失，gly217 密码子处有 1 bp 缺失（G217del1bp; 602225.0004）。两种缺失都会导致移码，并且预测的蛋白质缺乏保守的羧基末端尾部。E168del2bp 等位基因在保守的 13 个氨基酸 WSP 基序内第十一个残基的 GAG 密码子中丢失了一个 AG 二核苷酸。如果含有这个过早终止密码子的 mRNA 是稳定的，45% 的蛋白质将丢失并被 4 个氨基酸的新 C 末端（VPFA） 取代。G217del1bp 等位基因是由于 G 核苷酸的缺失造成的，也在一个短的保守序列内，预测的蛋白质将缺少 25% 的 C 末端，移码后编码了 1 个新氨基酸（丙氨酸）。奇怪的是，E168del2bp 突变与常染色体显性锥杆营养不良家族（602225.0003） 中发现的突变发生在同一密码子内。E168 和 G217 后均进行聚嘧啶运行，这是通常与缺失相关的特征。这两种突变均不存在于任何父母或 360 对照 CRX 等位基因中。弗罗因德等人（1998） 指出，虽然他们无法识别任一患者的另一个 CRX 等位基因中的突变，但两人都可能携带第二个 CRX 突变（例如启动子或中内含子突变），该突变仍有待发现。如果是这样的话，继承权就是隐性的。移码后编码了 1 个新氨基酸（丙氨酸）。奇怪的是，E168del2bp 突变与常染色体显性锥杆营养不良家族（602225.0003） 中发现的突变发生在同一密码子内。E168 和 G217 后均进行聚嘧啶运行，这是通常与缺失相关的特征。这两种突变均不存在于任何父母或 360 对照 CRX 等位基因中。弗罗因德等人（1998） 指出，虽然他们无法识别任一患者的另一个 CRX 等位基因中的突变，但两人都可能携带第二个 CRX 突变（例如启动子或中内含子突变），该突变仍有待发现。如果是这样的话，继承权就是隐性的。移码后编码了 1 个新氨基酸（丙氨酸）。奇怪的是，E168del2bp 突变与常染色体显性锥杆营养不良家族（602225.0003） 中发现的突变发生在同一密码子内。E168 和 G217 后均进行聚嘧啶运行，这是通常与缺失相关的特征。这两种突变均不存在于任何父母或 360 对照 CRX 等位基因中。弗罗因德等人（1998） 指出，尽管他们无法识别任一患者的另一个 CRX 等位基因中的突变，但两人都可能携带有待发现的第二个 CRX 突变（例如启动子或中内含子突变）。如果是这样的话，继承权就是隐性的。E168del2bp 突变与常染色体显性锥杆营养不良家族（602225.0003） 中发现的突变发生在同一密码子内。E168 和 G217 后均进行聚嘧啶运行，这是通常与缺失相关的特征。这两种突变均不存在于任何父母或 360 对照 CRX 等位基因中。弗罗因德等人（1998） 指出，尽管他们无法识别任一患者的另一个 CRX 等位基因中的突变，但两人都可能携带有待发现的第二个 CRX 突变（例如启动子或中内含子突变）。如果是这样的话，继承权就是隐性的。E168del2bp 突变与常染色体显性锥杆营养不良家族（602225.0003） 中发现的突变发生在同一密码子内。E168 和 G217 后均进行聚嘧啶运行，这是通常与缺失相关的特征。这两种突变均不存在于任何父母或 360 对照 CRX 等位基因中。弗罗因德等人（1998） 指出，虽然他们无法识别任一患者的另一个 CRX 等位基因中的突变，但两人都可能携带第二个 CRX 突变（例如启动子或中内含子突变），该突变仍有待发现。如果是这样的话，继承权就是隐性的（1998） 指出，尽管他们无法识别任一患者的另一个 CRX 等位基因中的突变，但两人都可能携带有待发现的第二个 CRX 突变（例如启动子或中内含子突变）。如果是这样的话，继承权就是隐性的（1998） 指出，虽然他们无法识别任一患者的另一个 CRX 等位基因中的突变，但两人都可能携带第二个 CRX 突变（例如启动子或中内含子突变），该突变仍有待发现。如果是这样的话，继承权就是隐性的。

.0004 LEBER 先天性黑蒙 7
CRX、1-BP DEL、GLY217
参见 602225.0003 和 Freund 等人（1998）。

.0005 CONE-ROD DYSTROPHY 2
CRX，ARG41TRP
在来自常染色体显性 CORD2（120970） 家族的先证者中，Swain 等人（1997） 在 CRX 同源域的第三个残基中发现了 arg41 到 trp 的取代。该取代导致 DNA 结合活性降低。该序列变化与疾病表型共分离，并且在 247 名正常对照中未检测到。

.0006 锥杆营养不良 2
CRX，ARG41GLN
在来自分离常染色体显性锥杆营养不良-2（120970） 家族的先证者中，Swain 等人（1997） 在 CRX 基因中发现了 G 到 A 的转变，导致 arg41 到 gln（R41Q） 的取代。该突变涉及与 Swain 等人发现的 arg41 至 trp 突变（602225.0005） 相同的密码子（1997） 一位患有常染色体显性遗传 CORD2 的患者。

索霍基等人（1998） 在最初诊断为迟发性显性视网膜色素变性的先证者中发现了 R41Q 突变。作者表示，后来对该家族其他成员的分析表明了晚发性非典型锥杆营养不良的另一种诊断。Sohocki 等人研究的其他 163 名诊断为常染色体显性 RP 的先证者均未研究过（1998）被发现CRX基因有突变。

.0007 LEBER 先天性黑蒙 7
CRX，ARG90TRP
对于 Leber 先天性黑蒙 7（613829） 患者，Swaroop 等人（1999） 鉴定出由于 CRX 基因外显子 3 中的 C 到 T 转变，CRX 同源结构域中密码子 90 处的精氨酸（arg） 被色氨酸（trp） 纯合取代。斯瓦鲁普等人（1999） 发现突变体 CRX（R90W） 同源结构域与视紫红质启动子中先前鉴定的顺式序列元件的结合减少。在瞬时转染实验中，突变蛋白显示出反式激活视紫红质启动子的能力显着降低，并且与转录因子 NRL（162080） 的协同激活能力较低。

.0008 LEBER 先天性黑蒙 7
CRX，1-BP DEL，520G
中村等人（2002） 报道了一名患有 Leber 先天性黑蒙的日本患者 CRX 基因的新突变 7（613829）。通过直接基因组测序对 LCA 患者及其健康父母的 CRX 基因进行了分析。他们在 CRX 中鉴定出 520 号核苷酸处的 G 杂合缺失，预测密码子 174 发生移码以及翻译过早终止。先证者未受影响的父母中不存在该突变。除 CRX 外，所有已知的导致 LCA 的基因均以常染色体隐性遗传方式引起该疾病。该突变与 CRX 中其他 5 个已知的从头突变相似，因为它是外显子 3 中 1 或 2 个碱基对的杂合缺失，导致移码，产生 C 末端附近缺乏保守 OTX 尾基序的蛋白质。

.0009 锥杆营养不良 2
CRX, 1-BP DEL, 615C
在一个患有锥杆营养不良（CORD; 120970） 的 3 代日本家庭中，Itabashi 等人（2004） 鉴定了 CRX 基因外显子 1 中核苷酸 615 处胞苷的杂合缺失（605delC）。眼科检查结果包括阴性型视网膜电图和 40 岁后快速进展。

.0010 锥杆营养不良 2
CRX，3-BP DEL/2-BP INS，NT816
在患有锥杆营养不良的 2 代德国家庭中（CORD2；120970），Paunescu 等人（2007） 在 CRX 基因中发现了一个新的杂合复合突变（816delCACinsAA），预测 27 个 C 末端氨基酸将被 44 个新氨基酸取代。