叉头框蛋白 A2； FOXA2
- 肝细胞核因子3-β；HNF3B
HGNC 批准的基因符号：FOXA2
细胞遗传学位置：20p11.21 基因组坐标（GRCh38）：20:22,580,998-22,585,490（来自 NCBI）
▼ 描述
肝细胞核因子（参见 HNF1A，142410）是肝脏特异性转录物（如白蛋白和运甲状腺素蛋白）的转录激活剂。HNF3 家族，包括 HNF3A（FOXA1；602294）、HNF3B 和 HNF3G（602295），是 DNA 结合蛋白叉头类的成员（Kaestner et al., 1994）。
▼ 克隆和表达
Kaestner 等人（1994） 克隆了小鼠 Hnf3a、Hnf3b 和 Hnf3g 基因。这些基因分别编码468、459和354个氨基酸的多肽。Hnf3a和Hnf3b均在内胚层来源的组织中表达，即胃、肠、肝和肺，而Hnf3g表达更广泛，还存在于卵巢、睾丸、心脏和脂肪组织中，但在肺中缺失。
▼ 基因功能
Odom 等人（2007） 分析了 FOXA2、HNF1A、HNF4A（600281） 和 HNF6（604164） 与从人和小鼠肝脏纯化的肝细胞中的 4,000 个直系同源基因对的结合。尽管这些因子的功能保守，但 41% 至 89% 的结合事件似乎具有物种特异性。重要的是，物种之间的结合位点差异很大，仅通过人-小鼠序列比对无法预测。
博奇基斯等人（2008） 发现与对照相比，FOXA2 的表达在 2 名原发性硬化性胆管炎患者（参见 109720）和 4 名胆道闭锁患者中几乎检测不到。他们认为 FOXA2 丰度降低可能会加剧胆汁淤积性疾病的损伤。
高等人（2008） 发现 Foxa1 和 Foxa2 共同占据小鼠 Pdx1（IPF1; 600733） 基因中的多个调控域，这是胰腺发育所必需的。小鼠胰腺原基中 Foxa1 和 Foxa2 的复合条件消融导致 Pdx1 表达完全丧失、严重胰腺发育不全、腺泡和胰岛发育破坏、高血糖以及出生后不久死亡。Foxa1 和 Foxa2 主要占据 Pdx1 基因转录起始位点上游 6 kb 处的远端增强子，并且它们对近端 Pdx1 增强子的占据受到发育调节。高等人（2008） 得出结论，FOXA1 和 FOXA2 对 PDX1 的调节是控制胰腺原基扩张和分化的关键早期事件。
席尔瓦等人（2009） 表明 Foxa2 是胰岛素信号传导的下游靶标，可调节食欲素（602358） 和黑色素浓缩激素（MCH; 176795） 的表达。禁食期间，Foxa2 与 MCH 和食欲素启动子结合并刺激它们的表达。在进食和高胰岛素血症的肥胖小鼠中，胰岛素信号传导导致 Foxa2 的核排除并减少 MCH 和食欲素的表达。大脑中 Foxa2 的组成性激活导致神经元 MCH 和食欲素表达增加，并增加食物消耗、新陈代谢和胰岛素敏感性。这些动物在进食状态下的自发体力活动显着增加，并且与禁食小鼠相似。通过肥胖小鼠大脑中 T156A 突变表达有条件激活 Foxa2 也能改善葡萄糖稳态，减少脂肪，增加瘦体重。席尔瓦等人（2009） 得出结论，Foxa2 可以充当下丘脑外侧区神经元的代谢传感器，整合代谢信号、适应性行为和生理反应。
Sekiya 和 Suzuki（2011） 筛选了 12 个候选因子的作用，以确定 2 个转录因子的 3 种特定组合，包括 Hnf4-α（600281） 加上 Foxa1、Foxa2 或 Foxa3（602295），它们可以将小鼠胚胎和成体成纤维细胞转化为与体外肝细胞非常相似的细胞。诱导性肝细胞样（iHep）细胞具有多种肝细胞特异性特征，并在移植后重建受损的肝组织。
李等人（2012） 指出，肝细胞癌（HCC; 114550） 在啮齿动物和人类中都具有性别二态性，由于性激素的差异，男性的发病率明显更高。他们在 FOXA2 结合位点中发现了 SNP，这些 SNP 导致 FOXA2 和雌激素受体（ESR1；133430） 与其靶标的结合减少，包括 FGL1（605776）、BTG1（109580）、ABCC4（605250） 和 PPM1L（611931），在人类肝脏中。免疫印迹分析显示，与正常女性肝脏相比，HCC 女性肝脏中 PPM1L 表达减少，FGL1、BTG1 和 ABCC4 表达增加。李等人（2012） 提出，FOXA2 和 ESR1 的调节受损会导致 HCC 中这些双靶基因的表达改变，并且 FOXA2 结合位点中的 SNP 可能会增加女性的 HCC 风险。
多纳吉等人（2018） 检查了多种人类细胞类型中 FOXA2 内源结合顺式调控元件的基因组占据情况，发现 FOXA2 基因组占据具有细胞类型特异性，并且仅限于包含其首选核心调控基序的基因座子集。在所有内源表达 FOXA2 的细胞中发现了低水平的 FOXA2 富集。对不内源表达 FOXA2 的永生化包皮成纤维细胞的分析表明，异位 FOXA2 表达不会导致大多数内源靶位点的更高富集，对于替代细胞系中 FOXA2 占据的大多数区域，内源和异位 FOXA2 之间几乎没有重叠。低水平 FOXA2 富集也是异位表达 FOXA2 的细胞的一个特征。这些结果表明先前存在的表观基因组必定影响 FOXA2 结合。进一步分析表明，细胞类型特异性结合受到其他辅助因子的影响，因为 GATA4（600576） 共表达增加了所研究位点的 FOXA2 富集。对异位 FOXA2 结合的转录和表观遗传效应的分析表明，FOXA2 占据诱导 DNA 甲基化并改变 DNA 可及性。此外，这些变化并不依赖于DNA复制，但随后DNA甲基化的去除却依赖于DNA复制。
▼ 测绘
Avraham 等人的地图（1992） 将小鼠肝核因子 3-β 基因定位到小鼠 2 号染色体。根据同源性，人类基因定位到 20 号染色体（Deleuze 等人，1994）。
明切瓦等人（1997） 使用荧光原位杂交将 HNF3B 基因定位到人类染色体 20p11。
▼ 动物模型
Sund 等人使用条件基因消融（2001） 培育了胰腺 β 细胞中特别缺乏 Foxa2 的小鼠。突变小鼠出现严重低血糖，并表现出对葡萄糖和氨基酸的反应胰岛素分泌失调，包括对低血糖反应的胰岛素分泌过多。切碎的胰腺的体外灌注试验表明胰岛素和胰高血糖素分泌异常。在突变胰岛中，编码 K（ATP） 通道两个亚基 SUR1（ABCC8; 600509） 和 Kir6.2（KCNJ11; 600937） 的基因 mRNA 水平分别降低了 81% 和 73%。桑德等人（2001） 指出 ABCC8 和 KCNJ11 是家族性高胰岛素性低血糖中最常见的突变基因（参见 HHF1；256450），并建议将人类 FOXA2 作为该疾病的候选基因。Lantz 等人在从缺乏 Foxa2 的小鼠分离的胰岛中，特别是在 β 细胞中（2004）观察到氨基酸引起的胰岛素过度释放和葡萄糖刺激的胰岛素分泌完全丧失。通过与地高辛标记的反义探针进行 RNA 原位杂交，他们表明在 Foxa2 缺失的 β 细胞中检测不到 Abcc8 和 Kcnj11 的转录本。Foxa2 缺失的 β 细胞对格列本脲没有反应，表明缺乏功能性 K（ATP） 通道。表达谱鉴定出 Hadh 基因（601609），该突变会导致人类高胰岛素性低血糖（HHF4；609975），作为 Foxa2 的另一个靶标。通过免疫共沉淀和共转染研究，他们表明 Foxa2 结合 Had 并激活转录，增幅高达 3 倍。兰茨等人。
沃尔夫鲁姆等人（2003） 证明 Foxa2 在前脂肪细胞中表达，并在遗传和饮食诱导的肥胖小鼠模型的脂肪细胞中从头诱导。在前脂肪细胞中，Foxa2 通过激活前脂肪细胞因子 1（DLK1；176290） 的转录来抑制脂肪细胞分化；生长激素（GH1；139250） 增强了 Foxa2 和 Dlk1 的表达。在分化的脂肪细胞中，Foxa2 表达诱导多个参与葡萄糖和脂肪代谢的基因。与对照组相比，饮食诱导的肥胖 Foxa2 +/- 小鼠的肥胖程度增加，并且它们的脂肪细胞表现出葡萄糖摄取和代谢缺陷。沃尔夫鲁姆等人（2003）表明Foxa2作为脂肪细胞分化和代谢的生理调节剂发挥着重要作用。
沃尔夫鲁姆等人（2004） 证明在正常小鼠中，血浆胰岛素（176730） 通过核排斥抑制 Foxa2，并且在禁食（低胰岛素）状态下 Foxa2 激活脂质代谢和生酮的转录程序。在胰岛素抵抗或高胰岛素血症小鼠中，Foxa2 处于失活状态并永久位于肝细胞的细胞质中。在这些小鼠中，Foxa2T156A（一种不能被胰岛素抑制的细胞核、组成型活性 Foxa2）的腺病毒表达降低了肝脏甘油三酯含量，增加了肝脏胰岛素敏感性，减少了葡萄糖生成，使血浆葡萄糖正常化，并显着降低了肝脏甘油三酯含量。降低血浆胰岛素。这些变化与编码脂肪酸氧化、生酮和糖酵解酶的基因表达增加有关。沃尔夫鲁姆等人。
李等人（2005） 表明 Foxa1（602294） 和 Foxa2 是小鼠肝脏规范所必需的。在前肠内胚层中缺乏这两种基因的胚胎中，没有明显的肝芽，并且肝母细胞标记物甲胎蛋白（AFP；104150）的表达丢失。此外，在外源成纤维细胞生长因子-2（FGF2；134920） 存在下培养的 Foxa1/Foxa2 缺陷内胚层未能启动肝脏标志物白蛋白和运甲状腺素蛋白（176300） 的表达。因此，李等人（2005） 得出结论，Foxa1 和 Foxa2 是前肠内胚层能力的建立和肝发生的开始所必需的。
Li 等人在小鼠胚胎中进行初始肝脏特化后，使用条件敲除模型消除肝脏中的 Foxa1 和 Foxa2（2009） 发现 Foxa1 和 Foxa2 是肝脏发育后期胆管形成所必需的。在缺乏 Foxa1 和 Foxa2 的情况下，胚胎肝脏表现出胆管树的增生，这至少部分是由于 Il6（147620） 表达的激活，这是胆管细胞的增殖信号。
博奇基斯等人（2008） 发现小鼠肝细胞特异性 Foxa2 缺失导致基底外侧膜和小管膜上编码胆汁酸转运蛋白的基因转录减少，导致肝内胆汁淤积。Foxa2缺陷小鼠对含有胆酸的饮食高度敏感，这会导致肝胆汁盐的毒性积累、内质网应激和肝损伤。
沃尔夫鲁姆等人（2008） 观察到，与非肥胖野生型小鼠相比，高胰岛素血症和肥胖小鼠中 Apom（606907） 的血浆 mRNA 和蛋白水平降低了 4 倍，但其他载脂蛋白没有降低。对这些小鼠肝细胞的分析表明，Apom 水平的降低取决于胰岛素水平的升高，并且与 Foxa2 定位到细胞质有关。进一步分析表明 Foxa2 还调节血浆高密度脂蛋白（HDL） 水平，并且胰岛素和 Pik3ca（171834） 通过 Foxa2 转录调节 Apom。单倍体不足的 Foxa2 +/- 小鼠表现出肝脏 Apom 表达和血浆前 β-HDL 和 HDL 水平降低。Apom -/- 小鼠没有表现出血浆 HDL 水平升高，即使表达了组成型活性 Foxa2。沃尔夫鲁姆等人。
李等人（2012） 发现二乙基亚硝胺会在肝脏特异性删除 Foxa1 和 Foxa2 的雄性和雌性小鼠中诱发肝癌。在正常雌性或雄性小鼠的肝癌发生过程中，Foxa1 和 Foxa2 以及 Esr1 或雄激素受体（AR; 313700） 对靶基因的共同调节分别增加，但在 Foxa1/Foxa2 缺陷小鼠中消失。李等人（2012） 得出结论，雌激素依赖性抵抗和雄激素介导的 HCC 促进都依赖于 FOXA1 和 FOXA2。
凯莱赫等人（2017）在成年和新生小鼠子宫中条件性删除Foxa2，发现成年小鼠子宫形态正常并含有子宫腺体，而新生小鼠子宫缺乏腺体。成年小鼠由于囊胚植入和基质细胞蜕膜化缺陷而无法生育。Lif（159540） 是一种源自子宫腺体的因子，在成年突变小鼠的妊娠早期不表达。注射 Lif 后，Foxa2 缺失的有腺体和无腺体成年小鼠的子宫内囊胚植入开始。尽管 Lif 挽救了含有子宫腺体的成年 Foxa2 缺陷小鼠的妊娠并维持至足月，但在缺乏腺体的新生 Foxa2 缺失小鼠中，妊娠在第 10 天就失败了。凯莱赫等人（2017） 得出结论，FOXA2 在调节成人子宫功能和生育能力方面发挥作用，
