锌指 C4H2 结构域蛋白； ZC4H2

KIAA1166

HGNC 批准的基因符号：ZC4H2

细胞遗传学位置：Xq11.2 基因组坐标（GRCh38）：X:64,915,806-65,034,740（来自 NCBI）

▼ 克隆和表达

Hirosawa 等人通过对从大小分级的成人脑 cDNA 文库中获得的克隆进行测序（1999）克隆了 ZC4H2，他们将其命名为 KIAA1166。转录本的 3 素末端包含许多重复元素。RT-PCR ELISA 检测到所有成人和胎儿组织以及所检查的特定成人大脑区域中 ZC4H2 的表达情况。在成人肝脏中检测到最高表达，在骨骼肌、脾脏和睾丸中检测到最低表达。

Hirata 等人通过单倍型分析、新一代测序、阵列比较基因组杂交和染色体断点作图（2013）鉴定出 ZC4H2。推导的蛋白质含有224个氨基酸。在小鼠中，Zc4h2 在胚胎发育过程中在大脑和脊髓中表达更高，但在出生后和成年后表达下调。Zc4h2 在胚胎斑马鱼大脑和脊髓中的表达也很高。免疫荧光分析显示原代培养的海马神经元的细胞核、细胞质和兴奋性突触中 Zc4h2 高表达。数据库分析揭示了小鼠、大鼠、青蛙和斑马鱼中 ZC4H2 的直系同源物。

在人类胎儿组织中，May 等人（2015）鉴定了 2 个 ZC4H2 亚型：一个长的 224 个残基转录本和一个较短的 201 个残基转录本，缺少外显子 1。两种转录本都在大脑中表达，较短的亚型表达水平较高。短亚型在大脑和脊髓的所有区域都高度表达。长亚型在所有区域均弱表达，在下丘脑、脑桥和延髓中表达较高。在脊髓或肝脏中没有观察到它。

弗林茨等人（2019）指出有 5 个已知的 ZC4H2 转录本。

▼ 基因功能

Hirata 等人（2013）发现小鼠原代海马神经元中 ZC4H2 的瞬时过度表达增加了树突棘的数量。通过与 PSD95（602887）共定位验证，ZC4H2 定位于兴奋性突触后位点，但不定位于抑制性突触。

通过 RT-PCR 分析和非洲爪蟾的敲除实验，Ma 等人（2017）发现Zc4h2在发育中的神经系统中表达并参与神经发育。在非洲爪蟾胚胎以及哺乳动物细胞系 Hep3B 和 C2C12 中 Zc4h2 的敲低或过表达表明，Zc4h2 的敲低下调了骨形态发生蛋白的表达水平（参见 BMP1，112264），而过表达则上调了骨形态发生蛋白的表达水平。HEK293 细胞中的免疫沉淀表明，Zc4h2 通过 MH2 结构域直接与 Smad1（601595）和 Smad5（603110）相互作用来调节 BMP 信号转导，体外泛素化测定进一步表明，Zc4h2 通过减少这 2 种蛋白与 Smurf 泛素连接酶（例如 605568）的关联，从而减少它们的泛素化，从而结合并稳定这两种蛋白。。马等人。

▼

通过辐射混合分析进行绘图，Hirosawa 等人（1999）将 ZC4H2 基因定位到 X 染色体。平田等人（2013）通过基因组序列分析将ZC4H2基因定位到染色体Xq11.2。

▼ 分子遗传学

Wieacker-Wolff 综合征

Hirata 等人在 5 个患有 Wieacker-Wolff 综合征（WRWF；314580）的不相关家庭的受影响成员中（2013）在 ZC4H2 基因中发现了 4 个不同的错义突变（300897.0001-300897.0004）。通过外显子组测序在一些家族中发现了这些突变。该疾病表现出 X 连锁遗传，其特征是在子宫内出现肌肉无力。受影响的男孩出生时患有严重挛缩，运动发育迟缓，面部和延髓无力，面部特征畸形，骨骼异常，如髋关节脱位、脊柱侧凸和马蹄内翻，后来表现出智力低下。女性携带者具有轻微的疾病特征，并表现出偏向的 X 失活。小鼠原代神经元中 3 个突变的表达导致突触数量和密度显着减少，并且没有一个突变能够挽救斑马鱼变形体的游泳缺陷。研究结果表明，ZC4H2 基因突变会导致临床上可变的中枢和周围神经系统广谱神经发育障碍。

在 4 个不相关的 WRWF 家庭受影响的成员中，包括 Miles 和 Carpenter（1991）报道的患有 Miles-Carpenter 综合征的原始家庭，May 等人（2015）发现了 ZC4H2 基因的突变（300897.0004-300897.0007）。通过多种方法发现突变，包括全基因组测序、X染色体外显子组测序和ZC4H2基因直接测序：所有突变均通过桑格测序证实，并与家族中的疾病分离。有 3 个错义突变和 1 个剪接位点突变。突变蛋白的分子模型表明，所有错义突变都会破坏蛋白质的稳定性并导致功能丧失。基于斑马鱼基因的敲除（参见动物模型），May 等人（2015）表明 ZC4H2 突变会对整个大脑和脊髓的中间神经元命运和连接产生不利影响，包括 GABA 能神经元的损失。临床变异可能是由于影响不同亚型以及对蛋白质产生不同影响的突变造成的。

弗林茨等人（2019）报道了来自 6 个不相关家庭（家庭 1、4-6、9 和 19）的 11 名男性，其 ZC4H2 基因中存在半合子错义突变，遗传自未受影响或轻度受影响的母亲（参见例如 300897.0002 和 300897.0011）。通过全外显子组或全基因组测序发现的突变与家族中的疾病分开。另外两名男性患者（家族 18 和 24）具有从头半合子错义变异（参见，例如，300897.0002）。所有错义变异都会影响高度保守的残基，并且在千人基因组计划或gnomAD数据库中没有发现任何错义变异。2 个突变 A200V 和 H70Q 的表达未能挽救 zc4h2 缺失斑马鱼的游泳缺陷，这表明错义突变是致病性的，并可能导致蛋白质功能下降。弗林茨等人。

女性限制性 Wieacker-Wolff 综合征

在 14 名患有女性限制性 Wieacker-Wolff 综合征（WRWFFR；301041）的无关女性中，Frints 等人（2019）鉴定了ZC4H2基因中的从头杂合突变或基因内缺失（参见例如300897.0008、300897.0010、300897.0012-300897.0014）。这些突变是通过全外显子组测序、全基因组测序或CNV分析发现的，并通过桑格测序证实，但在千人基因组计划或gnomAD数据库中并未发现。在 1 个家庭（第 3 个家庭）中，严重受影响的女性胎儿携带杂合移码突变（300897.0009），该突变在未受影响的母亲中呈嵌合状态（小于 10%）。同一家庭中一名具有相似特征的男婴在出生10小时后死亡，但无法获得该婴儿的DNA。大多数突变预计会导致功能丧失和单倍体不足：有 7 个无义、剪接位点或移码突变，5 个仅影响 ZC4H2 基因的基因内缺失，以及 2 个影响高度保守残基的错义变异。除 X 失活研究外，未进行变体的功能研究和患者细胞的研究。

▼ 基因型/表型相关性

在 23 个家庭的大队列中，包括男性和女性患者，分别患有 WRWF 或 WRWFFR，Frints 等人（2019）观察到，除了可能在 10 小时内死亡的第 3 个家族的患者之外，没有男性携带影响 ZC4H2 基因的半合子无义突变、移码突变、剪接位点突变或基因内缺失。相比之下，这些类型的推定完全功能丧失突变仅在受 WRWFFR 影响的女性中观察到，并且是从头发生的。研究结果表明，预计会导致 ZC4H2 蛋白完全丧失的突变在男性中非常罕见。此外，女性的病理机制很可能是单倍体不足。

▼ 细胞遗传学

Hirata 等人在一名散发 WRWF 的男孩中（2013）在 X 染色体上发现了一个从头的同心倒位，断点位于 Xq11.2，涉及 ZC4H2 和 Xq28，其中不包含任何已知基因。对患者细胞的 RT-PCR 显示没有检测到 ZC4H2 转录本，表明重排消除了 ZC4H2 表达。此外，全基因组微阵列分析在 2 名轻度受影响的女孩中发现了 Xq11.2 的小杂合缺失。这些女孩患有远端肌肉无力、弯曲指、马蹄内翻足畸形或跟腱挛缩、语言缺陷和智力障碍。缺失的长度分别为 826 和 321 kb，并且包括 ZC4H2，但不包括其他相邻基因。这些发现表明，ZC4H2 的杂合缺失可以导致临床表型，甚至在女性中也是如此。

Zanzottera 等人使用阵列 CGH 分析（2017）在一名女性患者中发现了 429 kb Xq11.2 的从头杂合缺失，其中 ZC4H2 是唯一已知的基因，该患者的 Wieacker-Wolff 综合征特征与男性患者的严重程度相似。发现 X 失活是随机的（没有偏差）。赞佐特拉等人（2017）表明女性携带者受到的影响可能比之前观察到的更严重。Okubo 等人在一名具有严重 Wieacker-Wolff 综合征特征的女性患者中（2018）在 Xq11.2 上发现了一个从头杂合的 395-kb 缺失，其中 ZC4H2 是唯一已知的基因。该患者的表型比 Zanzottera 等人报道的患者更严重（2017）包括先天性多发性关节弯曲、严重智力障碍、痉挛性四肢瘫痪、

▼ 动物模型

Hirata 等人（2013）发现吗啉代介导的斑马鱼 Zc4h2 敲除不会导致明显的异常，但 morphants 表现出游泳能力受损和 α 运动神经元发育受损。变形体中神经肌肉终板的数量减少，并且终板显得杂乱无章。

梅等人（2015）发现 zc4h2 斑马鱼直系同源物在发育中的中枢神经系统中表达，主要是在分化祖细胞和成熟神经元和/或神经胶质细胞中。表达主要位于细胞核中。Zc4h2缺失的斑马鱼表现出胸鳍异常屈曲和胸鳍主动运动、持续游泳运动和平衡问题。他们的眼睛位置也异常，嘴巴张开，下巴持续运动。这些异常与后脑和脊髓中 V2a 和 V2b 中间神经元标记物的丢失以及中脑被盖中 GABA 能中间神经元数量的显着减少有关，如 gad1 表达减少所证明的（605363）。

▼ 等位基因变异体（14 个选定示例）：

.0001 WIEACKER-WOLFF 综合征
ZC4H2、VAL63LEU
在 Wieacker-Wolff 综合征（WRWF; 314580）家族的受影响成员中，最初由 Wieacker 等人报告（1985），平田等人（2013）在 ZC4H2 基因的外显子 3b 中发现了 c.187G-C 颠换，导致卷曲螺旋结构域中高度保守的残基处出现 val63-to-leu（V63L）取代。该突变通过 X 染色体外显子组测序鉴定，并通过桑格测序证实，与该疾病分离，在几个大型对照外显子组数据库中未发现该突变。

Ma 等人使用蛋白质印迹分析（2017）表明，与野生型 ZC4H2 相比，V63L 突变体 ZC4H2 在 HEK293 细胞中具有较弱的 SMAD 稳定活性。

.0002 WIEACKER-WOLFF 综合征
ZC4H2，ARG198GLN
在患有 Wieacker-Wolff 综合征（WRWF; 314580）的家庭受影响成员中，Hirata 等人（2013）在 ZC4H2 基因的外显子 6 中发现了 c.593G-A 转变，导致锌指结构域中高度保守的残基处的 arg198 至 gln（R198Q）取代。通过连锁分析和连锁区间深度测序鉴定出的突变与疾病分离，并且在几个大型对照外显子组数据库中未发现。

Ma 等人使用蛋白质印迹分析（2017）表明，与野生型 ZC4H2 相比，R198Q 突变体 ZC4H2 在 HEK293 细胞中具有较弱的 SMAD 稳定活性。

在 2 名患有 WRWF 的无亲缘关系的男性（家族 4 和家族 24）中，Frints 等人（2019）在 ZC4H2 基因中发现了半合子 R198Q 突变。一种突变是从未受影响的母亲那里继承的，而另一种则是从头发生的。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究。这些突变是通过外显子组测序发现并通过桑格测序证实的，但在 gnomAD 数据库中不存在。

.0003 WIEACKER-WOLFF 综合征
ZC4H2，PRO201SER
在患有 Wieacker-Wolff 综合征（WRWF; 314580）的家庭受影响成员中，最初由 Hennekam 等人报道（1991），平田等人（2013）在 ZC4H2 基因的外显子 6 中发现了 c.601C-T 转换，导致锌指结构域中高度保守的残基处发生 pro201 到 Ser（P201S）的取代。该突变与疾病分离，并且在几个大型对照外显子组数据库中未发现。

Ma 等人使用蛋白质印迹分析（2017）表明，与野生型 ZC4H2 相比，P201S 突变体 ZC4H2 在 HEK293 细胞中具有较弱的 SMAD 稳定活性。

.0004 WIEACKER-WOLFF 综合征
ZC4H2，ARG213TRP
在 2 个患有 Wieacker-Wolff 综合征（WRWF；314580）的不相关家庭的受影响成员中，Hirata 等人（2013）在 ZC4H2 基因的外显子 6 中发现了 c.637C-T 转变，导致高度保守残基处的 arg213 至 trp（R213W）取代。该突变经外显子组测序鉴定并经桑格测序证实，与该疾病分离，并且在几个大型对照外显子组数据库中未发现。

梅等人（2015）在 WRWF 家族（K8615）受影响成员的 ZC4H2 基因中发现了 R213W 突变。3 名受影响的男性为该突变的半合子，3 名女性携带者，其中只有 1 人有轻度智力障碍。分子模型预测突变将导致蛋白质不稳定。将突变转染到 COS7 细胞中表明，大部分突变 R213W 蛋白位于细胞核外，而野生型蛋白则位于细胞核内。这些发现表明突变扰乱了核定位域。R213W 突变只能部分恢复 zc4h2 缺失斑马鱼中的 gad1（605363）表达，表明该突变导致功能丧失。

Ma 等人使用蛋白质印迹分析（2017）表明，与野生型 ZC4H2 相比，R213W 突变体 ZC4H2 在 HEK293 细胞中具有较弱的 SMAD 稳定活性。

.0005 维埃克-沃尔夫综合征
ZC4H2，LEU66HIS
在患有 X 连锁智力障碍的受影响家庭成员（K8070）中，最初由 Miles 和 Carpenter（1991）（WRWF; 314580）、May 等人描述（2015）鉴定出 ZC4H2 基因中的 c.197T-A 颠换，导致高度保守残基处的 leu66 到 his（L66H）取代。该突变是通过对 X 染色体上 718 个基因进行下一代重测序发现的，并通过桑格测序证实，与该家族中的疾病分离。在 dbSNP 或 1000 基因组计划数据库或 1,302 条对照 X 染色体中均未发现该基因。分子模型预测突变会破坏蛋白质的稳定性。L66H 突变只能部分恢复 zc4h2 缺失斑马鱼中的 gad1（605363）表达，表明该突变导致功能丧失。

.0006 WIEACKER-WOLFF 综合征
ZC4H2，IVS2DS，GA，+5
来自患有 Wieacker-Wolff 综合征（WRWF；314580）的家族（K9333）的 2 名男性，May 等人（2015）在 ZC4H2 基因的内含子 2 中鉴定出半合子 G 到 A 的转换（c.225+5G-A），导致剪接缺陷，框内插入 15 个残基（Val75ins15aa）。患者细胞的 RT-PCR 未发现野生型转录物。这种突变是通过 X 染色体的下一代测序发现的，并通过桑格测序证实，与家族中的疾病分离。两名女性携带者未受影响，而一名报告有言语障碍、癫痫发作和步态异常。

.0007 维埃克-沃尔夫综合征
ZC4H2，ARG18LYS
May 等人在来自意大利家庭（K9611）的 3 名患有 Wieacker-Wolff 综合征（WRWF; 314580）的男性中（2015）在 ZC4H2 基因的外显子 1 中发现了 c.53G-A 转变，导致高度保守的残基处的 arg18 到 lys（R18K）取代。该突变是通过全基因组测序发现并经桑格测序证实的，与家族中的疾病分离。在 dbSNP 或 1000 基因组计划数据库中未发现该突变。分子模型预测突变会破坏蛋白质的稳定性。梅等人（2015）发现R18K突变只会影响ZC4H2的长亚型，因为短亚型缺少外显子1。短亚型在人类胎儿组织的所有脑区和脊髓中高度表达，而长亚型在脊髓中不表达。四名女性携带者有不同程度的智力障碍。R18K 突变能够恢复 zc4h2 缺失斑马鱼中的 gad1 表达（605363）。梅等人（2015）指出，与具有其他突变的患者相比，该家族的表型更为温和。

.0008 WIEACKER-WOLFF 综合征，女性限制性
ZC4H2，IVS2DS，TC，+2
在一名患有女性限制性 Wieacker-Wolff 综合征（WRWFFR；301041）的 3 岁女孩（家庭 2）中，Frints 等人（2019）在 ZC4H2 基因的内含子 2（c.225+2T-C, NM_018684.3）中发现了从头杂合的 T 到 C 的转变，预计会导致剪接缺陷。该突变是通过外显子组测序发现并经桑格测序证实的，在千人基因组计划或gnomAD数据库中均未发现该突变。没有对患者细胞中的变异进行功能研究或研究，但预计该变异会导致功能丧失和单倍体不足。患者白细胞表现出完全偏态的 X 失活（100:0%）。

.0009 WIEACKER-WOLFF 综合征，女性限制型
ZC4H2，2-BP DEL，275AG
在患有女性限制性 Wieacker-Wolff 综合征（WRWFFR; 301041）的女性胎儿（家族 3）中，Frints 等人（2019）在 ZC4H2 基因的外显子 5 中发现了一个杂合 2-bp 缺失（c.274delAG, NM_018684.3），预计会导致卷曲螺旋结构域中的移码和提前终止（Glu92ValfsTer7）。该突变是通过外显子组测序发现并经桑格测序证实的，在千人基因组计划或gnomAD数据库中均未发现该突变。该变异遗传自未受影响的母亲，她的突变呈马赛克状（少于 10%）。没有对患者细胞中的变异进行功能研究或研究，但预计该变异会导致功能丧失和单倍体不足。来自母亲和女儿的白细胞和成纤维细胞的 X 失活研究被解释为随机模式（78：22 在母亲身上，61:39 在女儿身上）。该家庭还出生了一名受影响的男婴，但他在出生 10 小时后死亡，且 DNA 无法用于研究。

.0010 WIEACKER-WOLFF 综合征，女性限制性
ZC4H2，CYS206PHE
在一名患有女性限制性 Wieacker-Wolff 综合征（WRWFFR；301041）的 23 岁女性（家庭 8）中，Frints 等人（2019）在 ZC4H2 基因的外显子 5 中鉴定出从头杂合的 c.617G-T 颠换（c.617G-T，NM_018684.3），预计会导致锌指结构域中高度保守残基处的 cys206 至 phe（C206F）取代。该突变是通过外显子组测序发现并经桑格测序证实的，在千人基因组计划或gnomAD数据库中均未发现该突变。尚未对患者细胞中的变异进行功能研究或研究，但预计该变异会破坏蛋白质功能并导致单倍体不足。

.0011 WIEACKER-WOLFF 综合征
ZC4H2，LYS217ARG
在一个多代塞尔维亚家庭（家庭 9）中，4 名受影响的男性患有 Wieacker-Wolff 综合征（WRWF；314580），Frints 等人（2019）在 ZC4H2 基因的外显子 5 中鉴定出半合子 c.650A-G 转换（c.650A-G, NM_018684.3），预计会导致 C 末端高度保守残基处的 lys217 到 arg（K217R）取代。该突变是通过外显子组测序发现并经桑格测序证实的，在千人基因组计划或gnomAD数据库中均未发现该突变。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究。家族中有5名女性携带者，其中2人年龄在60岁以上，症状较轻。

.0012 WIEACKER-WOLFF 综合征，女性限制性
ZC4H2，195-KB DEL
在一名患有女性限制性 Wieacker-Wolff 综合征（WRWFFR；301041）的 18 岁荷兰妇女（家庭 11）中，Frints 等人（2019）在 ZC4H2 基因中发现了一个从头杂合的 195-kb 缺失，该缺失影响所有 ZC4H2 转录物的第一个外显子，但不影响其他基因。该突变是通过 CGH 阵列分析发现的，但在千人基因组计划或 gnomAD 数据库中并未发现。没有进行该变异的功能研究和患者细胞的研究，但预计该变异会导致功能丧失和单倍体不足。

.0013 WIEACKER-WOLFF 综合征，女性限制性
ZC4H2，TRP142TER
在一名患有女性限制性 Wieacker-Wolff 综合征（WRWFFR; 301041）的苏格兰血统 5 岁女孩（家族 14）中，Frints 等人（2019）在 ZC4H2 基因的外显子 4 中发现了一个从头杂合的 c.426G-A 转换（c.426G-A, NM_018684.3），预计会导致 trp142 到 ter（W142X）的取代。该突变是通过外显子组测序发现并经桑格测序证实的，在千人基因组计划或gnomAD数据库中均未发现该突变。没有进行该变异的功能研究和患者细胞的研究，但预计该变异会导致功能丧失和单倍体不足。

.0014 WIEACKER-WOLFF 综合征，女性限制性
ZC4H2，GLN23TER
在一名患有女性限制性 Wieacker-Wolff 综合征（WRWFFR；301041）的 10 岁女孩（家庭 16）中，Frints 等人（2019）在 ZC4H2 基因的外显子 2 中发现了一个从头杂合的 c.67C-T 转变（c.67C-T, NM_018684.3），预计会导致卷曲螺旋结构域中的 gln23-to-ter（Q23X）取代。该突变是通过外显子组测序发现并经桑格测序证实的，在千人基因组计划或gnomAD数据库中均未发现该突变。没有进行该变异的功能研究和患者细胞的研究，但预计该变异会导致功能丧失和单倍体不足。