赖氨酸特异性甲基转移酶 2B； KMT2B

骨髓/淋巴细胞或混合谱系白血病 4；MLL4
骨髓/淋巴细胞或混合谱系白血病 2；MLL2
Trithorax，果蝇，同源物，2；TRX2
KIAA0304

HGNC 批准的基因符号：KMT2B

细胞遗传学位置：19q13.12 基因组坐标（GRCh38）：19:35,718,003-35,738,878（来自 NCBI）

▼ 说明

组蛋白 H3（参见 602810）lys4（H3K4）的甲基化是参与基因激活的重要表观遗传修饰。H3K4 二甲基化和三甲基化（分别为 H3K4me2 和 H3K4me3）残基标记活跃转录基因的转录起始位点，而高水平的 H3K4 单甲基化（H3K4me1）与增强子序列相关。SET/MLL 蛋白家族的成员，包括 KMT2B，负责生成 H3K4me1、H3K4me2 和 H3K4me3 标记以诱导基因激活，并且对于正常发育至关重要（Shao 等人总结，2014）。

▼ 克隆与表达

Nagase 等人通过寻找编码大脑中表达的大蛋白质的 cDNA 序列（1997）鉴定了编码 MLL4 的部分 cDNA，他们将其称为 KIAA0304。推导的 1,529 个氨基酸蛋白预计与小鼠 Hrx 锌指蛋白（MLL; 159555）有 36% 同源性。RT-PCR 分析检测到广泛的表达，其中在肾脏、胸腺、肝脏、小肠、睾丸、卵巢和前列腺中最强。心脏、骨骼肌和胰腺中的表达较弱或检测不到。

通过使用与 MLL 相似的 19 号染色体克隆中推定外显子的引物对胎盘和骨髓 cDNA 文库进行 PCR，FitzGerald 和 Diaz（1999）分离了编码 MLL4 不同结构域的部分 cDNA，他们将其称为 MLL2。MLL4 与 MLL 的相似性高于果蝇 Trx 或人类 ALR（KMT2D；602113）。Northern 印迹分析显示，所有测试组织（包括胰腺、心脏和肌肉）中均表达 9.0 kb 转录物。

Huntsman等人通过以MLL为探针的EST数据库检索，然后筛选睾丸cDNA文库和RT-PCR（1999）组装了编码 MLL4 的 cDNA，他们也将其命名为 MLL2。根据所使用的确切起始密码子，Huntsman 等人（1999）预测 MLL4 蛋白含有 2,605 或 2,716 个氨基酸，其中包含 MLL 中鉴定的所有结构域。Northern印迹分析检测到普遍存在的表达，在睾丸中最为突出。FISH 和狭缝印迹分析检测到一些胰腺癌和胶质母细胞瘤细胞系中的扩增表达。

通过 PCR 分析，Meyer 等人（2017）发现 KMT2B 在多种胎儿和成人组织中表达。它在大脑中普遍表达，在小脑中表达最高。

▼ 基因功能

FitzGerald 和 Diaz（1999）指出，MLL4 并不能补偿小鼠中 Mll1 的缺失，这表明它们的功能并不完全重叠。

德默斯等人（2007）表明，一种含有 Mll4 的复合物（他们称之为 Mll2）与小鼠红系细胞中的造血激活剂 Nfe2（601490）相关。Mll4 以 Nfe2 依赖性方式被招募到 β-珠蛋白（HBB; 141900）位点，并且对于 H3K4 三甲基化和 β-珠蛋白位点的最大转录非常重要。尽管Mll4复合物的募集仅限于位于活性主要β-珠蛋白基因上游38 kb的β-珠蛋白基因座控制区域，但Mll4蛋白遍布整个β-珠蛋白基因座，并且在红系分化期间扩散增加。Mll4 仅当到达活性主要 β-珠蛋白基因的编码区时才完全激活，因为 H3K4 三甲基化仅限于该位点的这一部分。

邵等人（2014）检查了小鼠卵母细胞和植入前胚胎中 H3K4me 及其关键调节因子的变化。他们观察到 H3K4me2 和 H3K4me3 水平在 1 至 2 细胞阶段增加，对应胚胎基因组激活时期。H3K4me2 水平在 4 细胞阶段急剧下降，并保持较低水平直至囊胚阶段。相比之下，H3K4me3 水平在 4 细胞胚胎中短暂下降，但在囊胚中稳步上升至峰值。定量实时 PCR 和免疫荧光分析表明，胚胎基因组激活期间 H3K4me2 的高水平与其甲基转移酶 Ash2l（604782）的峰值表达一致，并且随之而来的是其去甲基酶 Kdm5b（605393）和 Kdm1a（609132）的减少。H3K4me3 与其甲基转移酶、Kmt2b 和去甲基酶的表达相关，Kdm5a（180202）。邵等人（2014）提出这些酶在植入前小鼠胚胎中的胚胎基因组激活和第一谱系分离中发挥作用。

桑托斯等人（2014）表明，组蛋白甲基转移酶 MLL4（B 细胞淋巴瘤的抑制因子）是干细胞活性和含有 MLL-AF9 癌基因的侵袭性急性髓系白血病（AML；601626）所必需的。MLL4 的缺失增强了白血病母细胞的骨髓生成和髓系分化，从而保护小鼠免受 AML 相关的死亡。MLL4 通过调节与抗氧化反应相关的转录程序来发挥其功能。添加活性氧清除剂或 FOXO3（602681）异位表达可保护 MLL4 缺失的 MLL-AF9 细胞免受 DNA 损伤并抑制骨髓成熟。与 MLL4 缺陷类似，ATM（607585）或 BRCA1（113705）的缺失会使转化细胞对分化敏感，这表明基因组完整性的缺失促进了骨髓分化。桑托斯等人（2014）表明限制酶诱导的双链断裂足以诱导 MLL-AF9 母细胞的分化，这需要细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂 p21（CDKN1A; 116899）活性。作者得出的结论是，他们发现了基因组守护者在执行 AML 中癌基因诱导的分化阻断方面具有意想不到的促肿瘤作用。

李等人（2016）证明，最小化的人 RBBP5（600697）-ASH2L 异二聚体是与所有 MLL 家族组蛋白甲基转移酶相互作用并激活它们的结构单元（MLL1, 159555；MLL2, 602113；MLL3；MLL4；SET1A, 611052；SET1B, 611055）。他们的结构、生化和计算分析揭示了 MLL 家族蛋白的两步激活机制。李等人（2016）得出的结论是，他们的研究结果为 MLL 家族甲基转移酶的复杂组装和活性调节中的共同主题和功能可塑性提供了前所未有的见解，并且还提出了大多数组蛋白甲基转移酶的通用调节机制。

Glaser 等人在小鼠胚胎干（ES）细胞中条件性敲除 Mll2（2009）证明 Mll2 调节 MagohB（619552）的表达，他们将其称为 Magoh2。Mll2将Magoh2启动子作为其直接靶点进行抑制，而对Magoh2启动子的抑制进一步伴随着DNA甲基化。Mll2 的缺失导致 Magoh2 启动子处 H3K4me3 的缺失，并伴随 H3K27me3 处相反组蛋白甲基化的增加。

Ladopoulos 等人使用 RT-qPCR 分析（2013）表明 MagohB 表达在 Mll2 -/- 小鼠 ES 细胞中被消除，表明 MagohB 表达绝对需要 Mll2 表达。小鼠 ES 细胞中 Mll2 的条件敲除表明 MagohB 在 Mll2 删除后 4 天发生转录沉默。对整个 MagohB 基因的检查表明，驱动 MagohB 表达的主要元件是其 CpG 岛启动子。Mll2 是维持激活组蛋白标记 H3K4me3 和 MagohB 启动子上稳定的 RNA 聚合酶 II 关联所必需的。因此，ES 细胞中 Mll2 耗尽后，MagohB 启动子的染色质结构受到干扰，改变了 MagohB 启动子及其周围区域的核酸酶可及性。Mll2 耗尽后以及随后 MagohB 转录沉默后不久，观察到 MagohB CpG 岛启动子的快速 DNA 甲基化。然而，此时，H3K4me3 和 H3K9ac 组蛋白标记以及 RNA 聚合酶 II 已经被去除并且转录停止，表明 DNA 甲基化并不是启动 MagohB 沉默的原因。MagohB 启动子上的 RNA 聚合酶 II 募集和转录不需要维持 H3K4me3 标记和保护免受 DNA 甲基化，表明 Mll2 和/或 H3K4me3 标记的存在足以保护 MagohB 启动子免受 DNA 甲基转移酶的作用。DNA甲基化并没有将MagohB启动子永久锁定在非活性状态，

▼ 基因结构

通过基因组序列分析，Huntsman 等人（1999）确定 MLL4 基因有 37 个外显子，跨度为 20 kb。

▼ 测绘

Nagase 等人使用辐射杂交分析（1997）将 KIAA0304 基因对应到 19 号染色体。通过基因组序列分析和 FISH，FitzGerald 和 Diaz（1999）以及 Huntsman 等人分别（1999）将 MLL4 基因定位于染色体 19q13.1。

▼ 命名法

KMT2B 和 KMT2D（602113）基因在文献中均被称为 MLL2 和 MLL4。

▼ 分子遗传学

肌张力障碍 28，童年时期发病

Zech 等人在 4 名患有儿童期肌张力障碍（DYT28; 617284）的无关先证者中进行了研究（2016）在 KMT2B 基因（606834.0001-606834.0004）中发现了 4 个不同的杂合功能丧失突变。这些突变是通过全外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实。其中 3 个突变是从头发生的，1 个突变是遗传的（F4 家族）。对 2 名无关患者的细胞分析表明，突变导致无义介导的 mRNA 衰减和单倍体不足。这 4 名先证者属于接受基因研究的 31 名肌张力障碍患者队列中的一部分。泽奇等人（2016）指出，一些包含 KMT2B 基因的染色体 19p13（613026）杂合缺失的患者患有肌张力障碍，支持该基因的单倍体不足以及该疾病发病机制中的组蛋白修饰缺陷。

Meyer 等人在 17 名患有 DYT28 的先证者中（2017）鉴定了 KMT2B 基因中的杂合突变（参见，例如 606834.0005-606834.0008）。有7个移码突变、2个无义突变、1个剪接位点突变和7个错义突变。这些突变是通过全外显子组或全基因组测序发现的，并通过桑格测序证实。大多数突变是从头发生的，但有 3 例突变是母系遗传的，其中 2 例母亲无症状，表明不完全外显。尚未进行变体的功能研究，但对一些患者细胞的研究显示 KMT2B 表达降低，表明单倍体不足。然而，与对照组相比，患者细胞的组蛋白 H3K4 甲基化没有表现出差异。与对照组相比，3 名患者的成纤维细胞显示 THAP1（609520）和 TOR1A（605204）转录水平降低，免疫印迹研究显示这些细胞中 THAP1 蛋白表达降低，但只有 1 名患者 TOR1A 蛋白表达降低。这些发现表明 KMT2B 突变可能影响肌张力障碍特定基因的表达谱。

西夫等人（2020）在 44 名 DYT28 患者（患者 1-44）和 9 名 MRD68 患者（患者 45-53）中发现了 KMT2B 基因杂合突变（619934）。在基因分析确定杂合 KMT2B 突变后，通过国际合作确定了这些患者。DYT28 患者的突变通过微阵列和基因组、全外显子组、全基因组或桑格测序的组合进行鉴定，包括截短、错义、剪接和染色体微缺失。29 名患者出现新生突变；一些患者从有症状的父母那里遗传了这种突变，而其他患者的遗传模式尚不清楚。与蛋白质截短变体相比，错义变体的外显率略有降低。蛋白质截短突变发生在整个基因中，而错义变体聚集在假定的功能域中。没有对这些变体进行功能研究，作者指出，应谨慎解释错义变体。据推测，KMT2B 的单倍体不足或功能障碍会影响调节神经发育和运动控制的关键基因的下游表达。有几个与导致 DYT28 和 MRD68 的特定突变相关的不一致表型的实例：2 名同胞（患者 18 和 47）携带移码突变（606834.0011），2 名不相关的患者（患者 25 和 50）共享 R1597W 突变（606834.0010）。此外，患有 DYT28 的 P17 从他 57 岁的母亲（P46）那里遗传了 KMT2B 移码突变，母亲没有肌张力障碍，但被发现有智力障碍和身材矮小，与 MRD68 一致。在具有不一致表型的个体中发现相同突变说明了 KMT2B 突变可能导致的表型谱。作者认为疾病表现可能受到其他遗传、表观遗传或环境因素的影响。

常染色体显性遗传性智力发育障碍 68

Faundes 等人在一名患有常染色体显性智力发育障碍 68（MRD68；619934）的 11 岁女孩中（2018）在 KMT2B 基因（c.1808dupC; 610881.0009）中发现了一个从头杂合的 1-bp 重复。该患者是从破译发育障碍（DDD）研究中接受外显子组测序的 4,293 名三人组中确定的。通过基于通路的方法选择 KMT2B 基因进行研究，重点关注参与组蛋白赖氨酸甲基化/去甲基化的候选基因。该变体根据几个大型数据库进行了过滤，包括 ExAC、1000 基因组计划和外显子组测序计划。

西夫等人（2020）报道了 9 名患有 MRD68 的患者（患者 45-53），这是在发现杂合 KMT2B 突变后通过合作确定的。通过基因组、全外显子组或桑格测序鉴定的 MRD68 患者中的突变包括 6 个截短（参见例如 606834.0012）和 3 个错义。存在一些与导致 DYT28 和 MRD68 的特定突变相关的不一致表型的实例（参见例如 606834.0010 和 606834.0011）。在具有不一致表型的个体中发现相同突变说明了 KMT2B 突变可能导致的表型谱。作者认为疾病表现可能受到其他遗传、表观遗传或环境因素的影响。

▼ 动物模型

格拉泽等人（2009）发现，尽管子宫内 Mll2 敲除导致胚胎日（E） 10.5 之前致死，但条件性敲除 Mll2 的成年小鼠与对照组相比表现正常。突变小鼠仅表现出轻微的异常，体重和血液状况正常，寿命与同窝小鼠一样长，并且不易发生肿瘤或任何其他显着的病理变化。Glaser 等人在条件基因敲除小鼠中使用他莫昔芬诱导（2009）表明 Mll2 仅在 E7.5 和 E10.5 之间的短暂发育窗口中需要，而不是进一步发育或体细胞稳态。然而，Mll2 基因敲除的雄性和雌性小鼠均不育。在雄性小鼠中，Mll2的缺失导致生精分化受阻和精原细胞凋亡，尽管精原细胞A仍然存在，表明 Mll2 在生殖细胞谱系中是必需的。此外，总睾丸 RNA 的定量 RT-PCR 揭示了 Mll2 敲除成年小鼠中基因表达的变化。

▼ 等位基因变异体（12 个精选示例）：

.0001 肌张力障碍 28，儿童期发病
KMT2B，1-BP DEL，6406C

Zech 等人对一名患有儿童期肌张力障碍 28（DYT28; 617284）的 31 岁奥地利裔女性（F1 家庭）进行了研究（2016）在 KMT2B 基因的外显子 28 中发现了一个从头杂合的 1-bp 缺失（c.6406delC, NM_014727.2），导致移码和提前终止（Leu2136SerfsTer17）。该突变是通过全外显子组测序发现并经桑格测序证实的，在 dbSNP（版本 142）或 ExAC（v.0.3.1）数据库或 7,900 个内部对照外显子组中未发现该突变。对患者细胞的分析表明，该突变导致无义介导的 mRNA 和单倍体不足。

.0002 肌张力障碍 28，儿童时期发病的
KMT2B，ARG545TER

Zech 等人对一名患有儿童期肌张力障碍 28（DYT28; 617284）的德国血统（F2 家庭）的 11 岁女孩进行了研究（2016）在 KMT2B 基因的外显子 3 中发现了一个从头杂合的 c.1633C-T 转换（c.1633C-T, NM_014727.2），导致 arg545 到 ter（R545X）的取代。该突变是通过全外显子组测序发现并经桑格测序证实的，在 dbSNP（版本 142）或 ExAC（v.0.3.1）数据库或 7,900 个内部对照外显子组中未发现该突变。

.0003 肌张力障碍 28，儿童期发病
KMT2B，IVS29AS，AG，-2

Zech 等人在一名患有儿童期肌张力障碍 28（DYT28；617284）的德国血统（F3 家庭）的 15 岁男孩中（2016）在 KMT2B 基因（c.7050-2A-G, NM_014727.2）的内含子 29 中发现了从头杂合的 A 到 G 转变，导致剪接位点改变和错误剪接的复杂模式，导致移码和过早终止（Phe2321SerfsTer93）。该突变经 Sanger 测序证实，在 ExAC 数据库（v.0.3.1）或 7,900 个内部对照外显子组中未发现。对患者细胞的分析表明，该突变导致无义介导的 mRNA 和单倍体不足。

.0004 肌张力障碍 28，儿童期发病
KMT2B，GLN810TER

Zech 等人在一名 6 岁女孩中，她的父亲和她的奥地利血统祖父（F4 家族）患有儿童期肌张力障碍 28（DYT28；617284）（2016）在 KMT2B 基因的外显子 3 中发现了一个从头杂合的 c.2428C-T 转换（c.2428C-T, NM_014727.2），导致 gln810 到 ter（Q810X）的取代。该突变经 Sanger 测序证实，在 ExAC 数据库（v.0.3.1）或 7,900 个内部对照外显子组中未发现。

.0005 肌张力障碍 28，儿童期发病
KMT2B，1-BP DUP，NT402

Meyer 等人对一名患有儿童期肌张力障碍 28（DYT28; 617284）的 25 岁女性（患者 11）进行了研究（2017）在 KMT2B 基因中发现了一个从头杂合的 1-bp 重复（c.402dup, NM_014727.2），导致移码和提前终止（Ser135GlnfsTer23）。没有进行变异的功能研究和患者细胞的研究，但预计该突变会导致单倍体不足。该突变是通过全外显子组测序发现并经桑格测序证实的，在 dbSNP、1000 基因组计划、外显子组变异服务器或 ExAC 数据库中均未发现该突变。

.0006 肌张力障碍 28，儿童时期发病的
KMT2B，ARG564TER

Meyer 等人在一名患有儿童期肌张力障碍 28（DYT28; 617284）的 6 岁女孩（患者 12）中进行了研究（2017）在 KMT2B 基因的外显子 3 中发现了一个从头杂合的 c.1690C-T 转换（c.1690C-T, NM_014727.2），导致 arg564 到 ter（R564X）的取代。没有进行变异的功能研究和患者细胞的研究，但预计该突变会导致单倍体不足。该突变是通过全外显子组测序发现并经桑格测序证实的，在 dbSNP、1000 基因组计划、外显子组变异服务器或 ExAC 数据库中均未发现该突变。

.0007 肌张力障碍 28，儿童期发病
KMT2B，TYR1515TER

Meyer 等人在一名患有儿童期肌张力障碍 28（DYT28; 617284）的 20 岁女性（患者 15）中进行了研究（2017）在 KMT2B 基因的外显子 19 中发现了从头杂合的 c.4545C-A 颠换（c.4545C-A, NM_014727.2），导致 tyr1515 到 ter（Y1515X）的取代。没有进行变异的功能研究和患者细胞的研究，但预计该突变会导致单倍体不足。该突变是通过全外显子组测序发现并经桑格测序证实的，在 dbSNP、1000 基因组计划、外显子组变异服务器或 ExAC 数据库中均未发现该突变。

.0008 肌张力障碍 28，儿童期发病
KMT2B，ARG2517TRP

Meyer 等人在患有儿童期肌张力障碍 28（DYT28; 617284）的母子（患者 26a 和 26b）中进行了研究（2017）在 KMT2B 基因的外显子 33 中鉴定出杂合的 c.7549C-T 转换（c.7549C-T，NM_014727.2），导致高度保守残基处的 arg2517 至 trp（R2517W）取代。尚未进行该变异的功能研究和患者细胞的研究，但预计该突变会中断蛋白质-蛋白质相互作用并导致功能丧失。该突变是通过全外显子组测序发现并经桑格测序证实的，在 dbSNP、1000 基因组计划、外显子组变异服务器或 ExAC 数据库中均未发现该突变。

.0009 智力发育障碍，常染色体显性遗传 68
KMT2B，1-BP DUP，1808C

Faundes 等人在一名患有常染色体显性智力发育障碍 68（MRD68；619934）的 11 岁女孩中（2018）在 KMT2B 基因中发现了一个从头杂合的 1-bp 重复（c.1808dupC, NM_014727.2），导致移码和提前终止（Leu604ProfsTer72）。该患者是从破译发育障碍（DDD）研究中接受外显子组测序的 4,293 名三人组中确定的。通过基于通路的方法选择 KMT2B 基因进行研究，重点关注参与组蛋白赖氨酸甲基化/去甲基化的候选基因。该变体根据几个大型数据库进行了过滤，包括 ExAC、1000 基因组计划和外显子组测序计划。没有进行变体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。该患者患有严重的整体发育迟缓、生长不良和小头畸形（-3.34 SD）。其他特征包括 6.5 岁时行走迟缓、言语能力差、手部定型、眼球震颤、尿失禁、需要胃造口管的喂养不良以及面部畸形，例如头发稀疏、嘴巴大、上颚高和耳垂缺失。

.0010 肌张力障碍 28，儿童期发病的智力
发育障碍，常染色体显性遗传 68，包括
KMT2B、ARG1597TRP

在 2 名无关患者中，一名 22 岁女性（P25）在 7 岁时出现肌张力障碍 28（DYT28; 617284），另一名 12.3 岁女孩（P50）患有常染色体显性智力发育障碍 68（MRD68; 619934），Cif 等人（2020）在 KMT2B 基因中鉴定出相同的从头杂合 c.4789C-T 转换（c.4789C-T, NM_014727.2），导致 arg1597 到 trp（R1597W）取代。该突变是通过诊断或研究全外显子组测序发现的。没有对该变体进行功能研究，但分子模型预测该蛋白质的功能域会受到破坏。P25 和 DYT28 没有发育迟缓或智力障碍，但确实表现出行为问题。P50，MRD68，没有肌张力障碍。

.0011 肌张力障碍 28，儿童期发病的智力
发育障碍，常染色体显性遗传 68，包括
KMT2B、1-BP DEL、3325C

Cif 等人在 2 名同胞中，一名 33 岁男性（P18）在 5 岁时出现肌张力障碍 28（DYT28; 617284），一名 29 岁女性（P47）患有常染色体显性智力发育障碍 68（MRD68; 619934）（2020）在 KMT2B 基因中发现了一个杂合 1-bp 缺失（c.3325delC, NM_014727.2），预计会导致移码和提前终止（Arg1109GlufsTer73）。该突变是通过诊断基因组确定的；无法确定继承模式。尚未对该变体进行功能研究，但预计会导致功能丧失。P18 患有肌张力障碍，但没有智力障碍。P47 和 MRD68 存在发育迟缓和智力发育受损，但没有肌张力障碍的证据。

.0012 智力发育障碍，常染色体显性遗传 68
KMT2B，TRP1295TER

在一名患有常染色体显性智力发育障碍 68（MRD68; 619934）的 12 岁女孩（P49）中，Cif 等人（2020）鉴定了 KMT2B 基因中的从头杂合 c.3885G-A 转变（c.3885G-A, NM_014727.2），导致 trp1295 到 ter（W1295X）取代。该突变是通过全外显子组测序发现的。没有对该变体进行功能研究。该患者患有整体发育迟缓、智力发育受损、自闭症谱系障碍和多动症。