配对框基因 7; PAX7

配对域基因 HuP1；HUP1

此条目中代表的其他实体：

包含 PAX7/FKHR 融合基因

HGNC 批准的基因符号：PAX7

细胞遗传学定位：1p36.13 基因组坐标（GRCh38）：1:18,630,845-18,748,865（来自 NCBI）

▼ 描述

配对框基因家族的成员，包括 PAX7，编码转录因子，通过调节祖细胞的谱系决定和维持，在器官发生和组织发育中发挥重要作用（Feichtinger 等人的总结，2019）。

▼ 克隆与表达

调节复杂整合功能（例如早期发育的编程）的基因（定义为转录单位）通常编码具有多个保守结构域的蛋白质。这些基因似乎整合到功能网络中，该网络是通过与保守蛋白质结构域相对应的少量原始基因的复制和重组而进化的。如果这是真的，那么应该可以从作为特定生物体网络一部分的单个孤立基因开始，并确定该网络的所有成员。其次，同一组保守域有望在所有通过进化联系在一起的生物体中定义类似的网络。这就是 Burri 等人的工作背后的推理（1989），他分离了人类基因 HUP1 和 HUP2（PAX3; 606597），其配对结构域与果蝇基因“paired”（prd）和“gooseberry”（gsb）中发现的配对结构域非常相似，而 HUP48（167411）的配对结构域与果蝇基因 P28 中的配对结构域相似，并且与小鼠的 Pax1 基因几乎相同。HUP1 和 HUP2 基因共享果蝇 prd 和 gsb 基因中发现的高度保守的八肽 HSIAGILG。其羧基末端部分的螺旋-转角-螺旋结构表明这些蛋白质能够结合 DNA。HUP2 基因是 Waardenburg 综合征（193500）的突变位点。HuP1 相当于小鼠中的 Pax7（Gruss 和 Walther，1992）。它具有与果蝇基因 P28 相似的配对结构域，并且与小鼠的 Pax1 基因几乎相同。HUP1 和 HUP2 基因共享果蝇 prd 和 gsb 基因中发现的高度保守的八肽 HSIAGILG。其羧基末端部分的螺旋-转角-螺旋结构表明这些蛋白质能够结合 DNA。HUP2 基因是 Waardenburg 综合征（193500）的突变位点。HuP1 相当于小鼠中的 Pax7（Gruss 和 Walther，1992）。它具有与果蝇基因 P28 相似的配对结构域，并且与小鼠的 Pax1 基因几乎相同。HUP1 和 HUP2 基因共享果蝇 prd 和 gsb 基因中发现的高度保守的八肽 HSIAGILG。其羧基末端部分的螺旋-转角-螺旋结构表明这些蛋白质能够结合 DNA。HUP2 基因是 Waardenburg 综合征（193500）的突变位点。HuP1 相当于小鼠中的 Pax7（Gruss 和 Walther，1992）。

沃罗比约夫等人（1997）克隆了人类 PAX7，它编码预测的 520 个氨基酸的蛋白质。基因组序列分析和 RT-PCR 揭示了 PAX7 的选择性剪接形式。

Syagailo 等人通过对人体组织进行 Northern 印迹分析（2002）仅在成人骨骼肌中检测到大约 6.3 kb 的 PAX7 转录本。成人脑RT-PCR显示PAX7在小脑和丘脑底核中表达，颞叶和额叶皮层、丘脑、杏仁核和壳核中表达较弱。

Vorobyov 和 Horst（2004）使用 3-prime RACE 分析发现，小鼠和人类 PAX7 都可以在外显子 8 或外显子 9 中差异终止。所得剪接变体包含或排除编码进化保守的短 C 末端结构域的序列。

▼ 基因功能

巴什等人（2006）指出，神经嵴诱导是在原肠胚形成期间以及在适当的神经板出现之前进行的。巴什等人（2006）表明，当在非诱导条件下移植时，鸡外胚层（3-4 阶段）的一个限制区域被指定为产生神经嵴细胞。该区域在 4+ 阶段表达转录因子 Pax7，随后有助于神经折叠和迁移神经嵴。在鸡胚胎中，Pax7 是体内神经嵴形成所必需的，因为阻断其翻译会抑制神经嵴标记物 Slug（SNAI2; 602150）、Sox9（608160）、Sox10（602229）和 HNK1（参见 151290）的表达。巴什等人（2006）得出结论，神经嵴规范的起始时间早于假设，孤立于中胚层和神经组织，

通过对小鼠 C2C12 成肌细胞培养物和小鼠骨骼肌裂解物进行酵母 2 杂交筛选和共免疫沉淀分析，Diao 等人（2012）发现小鼠 Paxbp1（617621）与 Pax3 和 Pax7 相互作用。Paxbp1 与来自 C2C12 成肌细胞和哺乳动物非肌肉细胞系的组蛋白 H3（参见 602810）甲基转移酶（HMT）活性共免疫沉淀，并且 HMT 活性主要催化 H3 二甲基化和三甲基化。Paxbp1 的敲低显着降低了 Pax3 和 Pax7 相关的 HMT 活性，而 Pax7 或 Paxbp1 敲低则减少了体外肌肉前体细胞的增殖和体内年轻小鼠胫骨前肌的质量。Pax7 和 Paxbp1 都不是成年肌肉中肌肉前体细胞增殖所必需的。Paxbp1 直接与 HMT 复合物的 Wdr5（609012）亚基相互作用。染色质免疫沉淀和报告基因检测表明，体外 C2C12 成肌细胞和肌肉前体细胞中 Paxbp1 被招募到 Pax7 靶标 Id3（600277）和 Cdc20（603618）内的调节位点。刁等人（2012）得出结论，Paxbp1 作为连接 Wdr5 和 Pax7 的接头，在小鼠围产期肌肉细胞发育过程中将 HMT 募集到目标位点。

先锋转录因子通过触发染色质重塑建立新的细胞命运能力。为了确定负责在染色质中建立细胞特异性差异可及区域（DAR）的因素，Mayran 等人（2018）在每个 DAR 库中寻找丰富的 DNA 基序。他们发现小鼠黑素细胞库富含 Pax7 基序。实验方法表明 Pax7 结合促黑素 DAR，并且是表达促黑素特异性基因所必需的。在 Pax7 表达前后对 AtT-20 细胞中 Pax7 结合位点染色质状态的评估表明，Pax7 在之前没有可识别染色质标记的位点子集上率先打开染色质，并部署了促黑素增强子库。对 Pax7 结合位点的检查表明，先锋出现在异染色质中。Pax7 结合发生得很快，但 Pax7 需要超过 1 个细胞分裂才能实现其对染色质组织的影响。Pax7 在 CpG 甲基化增强子处启动染色质重塑，导致 DNA 甲基化丧失并获得长期染色质可及性，从而为非先锋转录因子提供长期染色质可及性。

通过比较磁共振成像引导的肌肉活检的 RNA 测序数据，Banerji 和 Zammit（2019）发现，对于面肩肱型肌营养不良症（FSHD），PAX7 靶基因抑制与 DUX4（606009）靶基因表达是等效的生物标志物。PAX7 靶基因抑制也与疾病活动的组织病理学测量相关，与 DUX4 靶基因表达无关。PAX7 靶基因在 FSHD 患者的单细胞中显着受到抑制，并且能够将 DUX4 靶基因阴性 FSHD 肌细胞与对照区分开来。作者得出结论，PAX7 靶基因抑制是比 DUX4 靶基因表达更优越且更可靠的 FSHD 细胞鉴别器。他们还概述了评估 PAX7 靶基因抑制生物标志物和 DUX4 靶基因表达生物标志物的流程。

▼ 基因结构

通过基因组序列分析，Vorobyov 等人（1997）确定PAX7基因含有8个外显子。

Vorobyov 和 Horst（2004）确定 PAX7 基因包含 9 个外显子。

▼

通过体细胞杂交体的 PCR 分析进行绘图，Pilz 等人（1993）证明PAX7基因位于人类的1号染色体上；它位于小鼠的 4 号染色体上。人类基因几乎肯定位于1p。通过体细胞杂交体分析和荧光原位杂交（FISH），Stapleton 等人（1993）将 PAX7 对应到 1p36.2-p36.12。Schafer 和 Mattei（1993）通过体细胞杂交和同位素原位杂交研究将 PAX7 定位到 1p36.2-p35。夏皮罗等人（1993）通过 FISH 将 PAX7 基因定位到 1p36。

▼ 细胞遗传学

Whang-Peng 等人在对 28 例已发表的儿科软组织癌肺泡横纹肌肉瘤（268220）病例的回顾中（1992）分别在 64% 和 18% 的病例中发现了特征性 t（2;13）（q35;q14）易位和变异 t（1;13）（p36;q14）易位。随后的分子生物学研究表明，这些易位将2号染色体上的PAX3基因（193500）或1号染色体上的PAX7基因与13号染色体上的横纹肌肉瘤基因（136533）的叉头融合，产生PAX3/FKHR或PAX7/FKHR融合基因。这些基因编码嵌合转录因子，在 PAX3/FKHR 的情况下，嵌合转录因子被证明会激活野生型 PAX3 转录因子结合靶标的过度转录。Barr 等人使用 FISH、RT-PCR 和定量 Southern blot 分析（1996）证明这些融合基因在 20% 的融合阳性肿瘤中被扩增。特别是，他们在 22 例 PAX3/FKHR 阳性病例中的 1 例和 7 例 PAX7/FKHR 阳性病例中的 5 例中发现了这些融合体的体内扩增。

▼ 分子遗传学

进行性先天性肌病伴脊柱侧弯

Feichtinger 等人在来自 4 个不相关的近亲家庭的 5 名患有进行性先天性肌病伴脊柱侧弯的患者中（MYOSCO; 618578）（2019）鉴定了 PAX7 基因的纯合突变（167410.0001-167410.0004）。这些突变是通过外显子组测序发现的，并通过不同研究中心的桑格测序证实，在所有家族中都与该疾病分离。有2个无义突变、一个剪接位点突变和一个错义突变。对 2 名患者的骨骼肌活检进行的详细 RT-PCR 和免疫染色研究显示，PAX7 和 MYF5（159990）表达严重减少或完全缺失，其他发现也表明肌源性卫星细胞丧失。作者提出了一种专门影响肌肉干细胞的肌病过程，

关联待确认

普罗斯科罗夫斯基-奥哈永等人（2017）报道了贝都因血统的表亲父母所生的 2 个兄弟患有类似的神经肌肉综合征。两人均患有严重的整体发育迟缓，无法言语或理解、明显易怒、睡眠障碍、攻击性自残、发育迟缓、小头畸形和严重的轴性肌张力减退。1 例多次热性惊厥，2 次非热性惊厥。深部腱反射活跃。眼科评估和听力检查均正常。其中一位兄弟身材严重矮小，并有生长激素缺乏症的记录。两兄弟的肌电图均正常。对 1 名 2.5 岁患者进行的股四头肌活检显示，骨骼肌结构保存完好，纤维变化正常，没有证据表明肌纤维被纤维或脂肪组织替代。没有发现内部原子核。ATP酶染色显示保留的纤维类型分布。没有证据表明脂质或糖原积累，也没有线粒体聚集。抗肌营养不良蛋白（例如 300377）、merosin（参见 156225）、adhalin（600119）和血影蛋白（参见 182810）的免疫组织化学染色呈阳性。α-胎儿肌球蛋白染色显示出一些阳性的、可能是再生的纤维。两兄弟的 PAX7 基因内含子 8 剪接受体位点 c.1403-2A-G（c.1403-2A-G, NM_001173464.1）的突变都是纯合子，预计该突变仅影响 PAX7 的亚型 3，该亚型包含外显子 9 并具有该基因独特的 PHT-OAR 结构域。兄弟俩的 KIF21A（608283）错义突变也是纯合子。由于 KIF21A 不在骨骼肌中表达，该突变被认为不太可能与表型有关。小基因和转染实验表明，PAX7 剪接位点突变导致内含子 8 的 22 个碱基对插入到内含子 9 之前，并且导致变体 3 的无义介导的 mRNA 衰减。在 200 个种族匹配的对照中，纯合状态下未发现剪接位点突变。对不同组织的人类 cDNA 组的分析显示，PAX7 同工型 3 在骨骼肌和大脑中强表达，在睾丸中表达较弱，在其他组织中无表达。在 200 个种族匹配的对照中，纯合状态下未发现剪接位点突变。对不同组织的人类 cDNA 组的分析显示，PAX7 同工型 3 在骨骼肌和大脑中强表达，在睾丸中表达较弱，在其他组织中无表达。在 200 个种族匹配的对照中，纯合状态下未发现剪接位点突变。对不同组织的人类 cDNA 组的分析显示，PAX7 同工型 3 在骨骼肌和大脑中强表达，在睾丸中表达较弱，在其他组织中无表达。

▼ 动物模型

通过代表性差异分析，Seale 等人（2000）将小鼠 Pax7 分离为在培养的卫星细胞衍生的成肌细胞中特异性表达的基因。原位杂交显示 Pax7 也在成体肌肉的卫星细胞中表达。细胞培养和电子显微镜分析显示 Pax7 -/- 骨骼肌中完全不存在卫星细胞。令人惊讶的是，荧光激活细胞分选分析表明肌肉干细胞的比例不受影响。来自 Pax7 -/- 肌肉的干细胞形成造血集落的能力几乎增加了 10 倍。这些结果表明卫星细胞和肌肉来源的干细胞代表不同的细胞群。此外，

莱莱克斯等人（2005）鉴定了表达转录因子 Pax3（606597）和 Pax7 但不表达骨骼肌特异性标记的新细胞群。在整个发育过程中，这些细胞在胚胎和胎儿的躯干和四肢肌肉中维持增殖群体。Relaix 等人使用针对 Pax3 的稳定绿色荧光蛋白（GFP）报告基因（2005）证明它们构成了常驻的肌肉祖细胞，随后成为肌源性细胞并形成骨骼肌。在胎儿发育后期，这些细胞采用出生后肌肉中祖细胞的卫星细胞位置特征。在 Pax3 和 Pax7 均缺失的情况下，进一步的肌肉发育被抑制，并且仅形成肌节的早期胚胎肌肉。无法表达 Pax3 或 Pax7 的细胞死亡或呈现非肌源性命运。莱莱克斯等人（2005）得出的结论是，这种驻留的 Pax3/Pax7 依赖性祖细胞群构成了对骨骼肌形成至关重要的生肌细胞来源。

莱珀等人（2009）通过将诱导型 Cre/loxP 谱系追踪和条件基因失活应用于胫骨前肌再生范例，证明了出乎意料的是，当 Pax7 在成年小鼠中失活时，突变卫星细胞在肌肉再生中不会受到损害，它们可以增殖并重新占据板下卫星生态位，并且能够支持进一步的再生过程。Pax3 和 Pax7 的双重失活也会导致正常的肌肉再生。基因失活的多个时间点表明，仅在祖细胞过渡到静止状态的幼年期才需要 Pax7。此外，莱珀等人（2009）证明了新生儿祖细胞和成人卫星细胞在 Pax7 依赖性方面存在细胞内在差异。莱珀等人。

▼ 等位基因变异体（4 个选定示例）：

.0001 先天性进行性肌病，伴脊柱侧弯
PAX7、ARG145TER
一名 14 岁加拿大男孩（患者 1），由近亲父母出生，患有进行性先天性肌病伴脊柱侧凸（MYOSCO；618578），Feichtinger 等人（2019）在 PAX7 基因的外显子 3 中鉴定出纯合 c.433C-T 转换（c.433C-T, NM_002584.2），导致 arg145 到 ter（R145X）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，与家族中的疾病分离。在 ExAC 或 gnomAD 数据库中未发现该变体。对患者骨骼肌细胞的分析显示，PAX7 mRNA 和蛋白质不存在，这与功能完全丧失一致。

.0002 肌病，先天性，进行性脊柱侧凸
PAX7，IVS1AS，GA，-1
一名 5 岁德国女孩（患者 2），由近亲父母出生，患有进行性先天性脊柱侧弯肌病（MYOSCO; 618578） Feichtinger 等人（2019）鉴定了 PAX7 基因内含子 1（c.81-1G-A, NM_002584.2）中的纯合 G 到 A 转变，预计会导致剪接位点改变。该突变是通过外显子组测序发现并经桑格测序证实的，与家族中的疾病分离。在 ExAC 或 gnomAD 数据库中未发现该变体。对患者骨骼肌细胞的分析显示，PAX7 mRNA 和蛋白质严重减少，与功能丧失一致。

.0003 先天性进行性脊柱侧弯肌病
PAX7、ARG74TER
一名男孩（患者 3），由巴勒斯坦近亲父母所生，7 岁时死于进行性脊柱侧弯先天性肌病（MYOSCO; 618578），Feichtinger 等人（2019）在 PAX7 基因的外显子 2 中鉴定出纯合 c.220C-T 转换（c.220C-T, NM_002584.2），导致 arg74 到 ter（R74X）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，与家族中的疾病分离。ExAC 数据库中未发现该变体，但在 gnomAD 中出现频率较低（4.06 x 10（-6））。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。

.0004 先天性进行性肌病，伴脊柱侧弯
PAX7、ARG56CYS
2 名同胞（患者 4 和 5），由近亲沙特阿拉伯父母所生，患有进行性先天性肌病伴脊柱侧凸（MYOSCO；618578），Feichtinger 等人（2019）在 PAX7 基因的外显子 2 中鉴定出纯合 c.166C-T 转换（c.166C-T, NM_002584.2），导致高度保守残基处的 arg56 到 cys（R56C）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，与家族中的疾病分离。在 ExAC 或 gnomAD 数据库中未发现该变体。没有进行变体的功能研究和患者细胞的研究。