生长/分化因子 6； GDF6

软骨来源的形态发生蛋白 2；CDMP2

HGNC 批准的基因符号：GDF6

细胞遗传学位置：8q22.1 基因组坐标（GRCh38）：8:96,142,333-96,160,806（来自 NCBI）

▼ 说明

生长/分化因子 6 是转化生长因子 β（TGFB1; 190180）超家族的成员（Storm 等人, 1994; Chang 等人, 1994）。

▼ 克隆与表达

Wolfman 等人使用简并引物扩增 TGF-β/骨形态发生蛋白（BMP）家族的成员（1997）获得了部分人GDF6克隆。推导的成熟蛋白含有120个氨基酸，与小鼠Gdf6具有99%的同一性。GDF6 与 GDF5（601146）、GDF7（604651）和 BMP 家族的几个成员（例如 BMP2；112261）具有高度相似性。

通过小鼠视网膜的免疫组织化学分析，Zhang 等人（2012）在神经节细胞层、内丛状层和视网膜色素上皮细胞中检测到 Gdf6。

通过 RT-PCR，Bademci 等人（2020）证明 Gdf6 在胚胎第 17.5 天和出生后第 15 天的小鼠耳蜗中表达。在 P15，表达也存在于肺、肝脏、海马、皮质和肾脏中。

▼ 测绘

Hartz（2006）根据 GDF6 序列（GenBank AJ537424，其中该基因被指定为 GDF16）与基因组序列（构建 36.1）的比对，将 GDF6 基因对应到染色体 8q22.1。

▼ 基因功能

塞特尔等人（2003）发现小鼠 Gdf5（601146）、Gdf6 和 Gdf7（604651）是四肢、头骨和中轴骨骼中骨骼和关节正常形成所必需的。在前体分离成明显不同的软骨元素和关节之前，所有这些都在发育中的骨骼凝结中以条纹形式表达。Gdf5和Gdf6的表达比Gdf7的表达受到更多限制。

张等人（2012）发现小鼠中 Htra1（602194）表达的敲除显着上调了视网膜色素上皮中 Gdf6 的表达并下调了 Vegf（192240）的表达。

▼ 细胞遗传学

Colobomata（120200）代表视觉障碍性眼部闭合缺陷，与多种发育异常相关。浅井-科克韦尔等人（2007）对一名脉络膜视网膜缺损患者的染色体 8q21.2-q22.1 片段缺失进行了表征，并发现了非等位基因同源重组和非同源末端连接的元素。作者证明片段缺失包含 GDF6。先证者表现出多种发育代谢缺陷，包括神经发育障碍（智商74）、第二和第三脚趾双侧软组织并指、房间隔缺损和眼部畸形。后者包括双侧视网膜脉络膜缺损并累及视神经，加上单侧虹膜缺损，导致右眼和左眼的视力分别下降到数手指和20/50。尽管先证者的父亲没有症状，但眼部检查显示出更轻微的发育缺陷特征，包括轻度视神经发育不良、异常视网膜血管分支和小视网膜脉络膜缺损。先证者核型为46,XX,del（8）（q21.2-q22.1）；父母双方均未发现这种异常。

塔萨贝吉等人（2008）描述了最初由 Clarke 等人报道的反演 inv（8）（q22.2q23.3）断点的位置（1995）在现已扩大的 5 代常染色体显性 Klippel-Feil 综合征家族中。19.53-Mb 倒转的两侧是来自 CSMD3（608399）的 1.6 Mb 5-prime 和来自 TRPS1（604386）的 400 kb 3-prime 基因间区域内的远端断点，以及位于 GDF6 的 623 kb 3-prime 内的近端断点。已知含有 GDF6 远程增强子元素的区域。

Banka 等人在患有 Leri pleonostosis（151200）（一种先天性风湿病）的家庭成员中（2015）鉴定了染色体 8q22.1 的杂合 1-Mb 重复。通过对 2 名患者培养的真皮成纤维细胞进行 RT-PCR 分析，证实了这一重复。在来自第二个患有该疾病的英国血统白人家庭的先证者中发现了重叠的 1.2-Mb 重复。重叠的 0.95 Mb 区域包含 6 个基因，但对来自第一家庭的 2 名受影响个体（年龄分别为 77 岁和 20 岁）的培养真皮成纤维细胞的研究显示，仅 GDF6 基因显着过度表达（分别增加 40.2 倍和 13.2 倍）。与 TGF-β 介导的细胞外基质稳态相关的基因的表达模式在两种培养物之间有所不同，Banka 等人（2015）假设差异可能与年龄有关。

▼ 分子遗传学

克利佩尔-菲尔综合征 1

在患有常染色体显性遗传 Klippel-Feil 综合征（KFS1；118100）的 3 代家庭的受影响成员中，Tassabehji 等人（2008）鉴定了 GDF6 基因中的杂合突变（A249E; 601147.0001）。在 2 名不相关的散发性 Klippel-Feil 综合征患者中发现了不同的杂合突变（L289P；601147.0002）。

孤立性小眼症 4

浅井-科克韦尔等人（2009）对 489 名眼部异常（小眼症、临床无眼症和缺损）患者和 81 名椎骨节段异常患者的 DNA 样本进行了 GDF6 基因突变筛查。他们在 9 名患者中鉴定出了 7 种不同错义突变的杂合性（例如，601147.0001 和 601147.0003-601147.0006），其中 5 名患有孤立性小眼畸形（MCOP4；613094），1 名患有缺损和轴后多指畸形，3 名患有 Klippel-Feil 综合征，包括1 是 Tassabehji 等人先前报道的该家族的先证者（2008）。浅井-科克韦尔等人（2009）观察到了变形斑马鱼的一系列眼部和骨骼异常，后者包括尾部形成缺陷以及体节标记 noggin1（NOG; 602991）和 noggin2 表达的改变。Gdf6 +/- 小鼠表现出可变的眼部表型，与在患者和斑马鱼中观察到的表型相一致。患者和动物模型之间明显的主要差异包括多效性、可变表达性和不完全外显率。

莱伯先天性黑蒙 17

浅井-科克韦尔等人（2013）分析了 279 份诊断为 Leber 先天性黑蒙（LCA17; 615360）或青少年视网膜色素变性（JRP）患者的 DNA 样本中的 GDF6 基因，这些患者的已知致病基因突变呈阴性，并鉴定了 A249E 取代的复合杂合性（601147.0001 ）和 1 个 LCA 先证者中的另一个错义突变（D57H; 601147.0008）。在 LCA/JRP 队列中发现了另外三个杂合 GDF6 错义突变：A249E、A199T（601147.0007）和 E292D（601147.0009）。浅井-科克韦尔等人（2013）假设具有杂合 GDF6 突变的先证者中存在 TGF-β（参见 190180）途径的第二个变异，但外显子组测序在 BMP（参见 112261）配体的开放解读码组上产生不完全覆盖，从而阻止了鉴定已知的杂合突变。

多发性骨连接综合征 4

在一个患有多发性骨性联结综合征（SYNS4；617898）的一个 6 代中国大家庭中，Wang 等人（2016）鉴定了 GDF6 基因（Y444N; 601147.0010）中的错义突变的杂合性，该突变与疾病完全分离，并且在种族匹配的对照或公共变异数据库中未发现。功能分析表明，Y444N 取代代表功能获得性突变。

在一个患有多发性骨性联结综合征的 4 代家庭中，Terhal 等人（2018）鉴定了错义突变（S429R; 601147.0011）的杂合性，该突变与疾病分离，并且在公共变异数据库中未发现。

耳聋，常染色体隐性遗传 118，伴有耳蜗发育不全

Bademci 等人在两名患有先天性重度感音神经性耳聋和耳蜗发育不全（DFNB118；619553）的土耳其近亲家庭的男性表兄弟和一名无关的男性患者中进行了研究，他们的已知耳聋相关基因突变呈阴性（2020）鉴定了 8 号染色体上重叠缺失的纯合性，涉及两个表亲（chr8:96,582,049-96,803,788, GRCh37）中的 221,739 bp 和另一名患者（chr8:96,596,661-96,934,796,GRCh37）中的 338,135 bp。通过 Sanger 测序在两个家族中证实了缺失的存在和分离，并且在 1,025 个土耳其对照或 gnomAD、Genomic Variants 或 DECIPHER 数据库中均未发现缺失。对源自患者和对照干细胞的早期耳谱系细胞的分析表明，在 200-kb 重叠缺失区域 1 Mb 内的 14 个基因中，GDF6 是唯一在患者和对照细胞之间显示出显着表达差异的基因。此外，作者解剖并填充了 Gdf6 敲除小鼠的内耳，观察到整个耳蜗缺失，前庭解剖结构正常。作者指出，土耳其家族的重叠删除区域内存在多个高度保守的 DNA 序列和活跃染色质位置，表明该区域包含用于调节基因表达的增强子。

▼ 动物模型

塞特尔等人（2003）发现Gdf5/Gdf6双突变小鼠以正常孟德尔比例存活至出生，但只有一小部分存活至成年。双突变小鼠具有 Gdf5 或 Gdf6 单突变小鼠所没有的骨骼缺陷。许多四肢骨严重减少或缺失，数个四肢关节未能形成，7只小鼠中有2只的脊柱出现严重脊柱侧凸。

Hanel 和 Hensey（2006）在非洲爪蟾中证明，抑制 gdf6 会导致眼睛发育异常。

浅井-科克韦尔等人（2007）表明，抑制斑马鱼中的 gdf6a 可以准确地重现具有染色体 8q21.2-q22.1 片段缺失和脉络膜视网膜缺损的先证者的表型。吗啉抑制产生的一系列疾病以及在较高剂量下观察到的更严重的缺陷（小眼症和无眼症）说明了 GDF6 在眼睛发育中的关键作用。结果强调了对染色体异常患者进行综合临床和分子研究的有用性。

塔萨贝吉等人（2008）报道非洲爪蟾 Gdf6 基因的敲除导致眼轴和眼睛缺陷。最常见的异常前轴排列表型导致胚胎头部位置在垂直和横向平面上偏离。

浅井-科克韦尔等人（2013）培育了定向删除 Gdf6 外显子 2 的小鼠，并观察到杂合子表现出异常的视网膜电图，双极细胞驱动的 b 波幅度下降高达 66%，光感受器介导的 a 波幅度下降 54%，如明视闪烁融合减少 3% 至 27%，这些结果与 GDF6 在视网膜功能中的作用相符。对成年纯合斑马鱼 Gdf6 S55X 突变的检查显示出小眼球和畸形虹膜。两周龄纯合突变体的组织学分析表明，个体光感受器亚型（包括红/绿和紫外线锥体）的形态发生了深刻的改变。稍后时间点的肌节蛋白和核染色显示正常视网膜分层的丧失，免疫组织化学显示米勒神经胶质细胞的解体。纯合突变成年斑马鱼的视锥细胞光感受器持续畸形且丰度减少。此外，与野生型动物相比，Gdf6突变小鼠和斑马鱼的视网膜细胞凋亡显着增加；用抗细胞凋亡化合物 P7C3 处理突变斑马鱼胚胎可挽救视网膜细胞凋亡，且没有毒性证据。浅井-科克韦尔等人（2013）指出，这是视网膜疾病中 TGF-β（参见 190180）信号传导受到干扰的第一个证据。

巴德姆奇等人（2020）解剖并填充了 Gdf6 敲除小鼠的内耳，观察到整个耳蜗缺失，前庭解剖结构正常。

▼ 等位基因变异体（11 个选定示例）：

.0001 KLIPPEL-FEIL 综合征 1，常染色体显性
小眼症，孤立 4，包括
LEBER 先天性黑蒙症 17，包括
GDF6、ALA249GLU

克利佩尔-菲尔综合征 1

在患有常染色体显性遗传 Klippel-Feil 综合征（KFS1；118100）的 3 代家庭的受影响成员中，Tassabehji 等人（2008）鉴定出 GDF6 基因外显子 2 中的杂合 746C-A 颠换，导致前结构域中的 ala249-to-glu（A249E）取代。在708条对照染色体中未发现该突变。该表型的主要特征是椎体 C2 和 C3 的融合。作者认为功能性单倍体不足是发病机制。

孤立性小眼症 4

浅井-科克韦尔等人（2009）在眼部和脊椎异常患者中筛查了 GDF6 基因，并鉴定了 2 位先证者中 A249E 突变的杂合性，其中 1 位是孤立性小眼症患者（MCOP4; 613094）。另一名患者患有缺损和轴后多指症，没有椎体缺陷，她未受影响的母亲也携带该突变，表现出不完全外显。功能研究表明，与野生型相比，突变型 GDF6 的报告基因活性显着降低，成熟配体水平降低，表明 A249E 代表亚态突变。在 366 个对照中未发现该突变。

莱伯先天性黑蒙 17

在一名患有 Leber 先天性黑蒙（LCA17; 615360）的女性患者中，Asai-Coakwell 等人（2013）鉴定了 GDF6 基因中 A249E 突变和 c.169G-C 颠换的复合杂合性，导致 asp57 到 his（D57H; 601147.0008）取代。患者的视力仅限于通过典型 LCA 表型的熄灭视网膜电图（ERG）检测手部动作；她没有其他眼部或全身表型，但作者指出，她没有接受放射学成像来检测较轻微的 GDF6 诱发的骨骼疾病。她的临床上未受影响的母亲是 A249E 突变杂合子，在 ERG 上表现出杆状 b 波隐式时间延迟；同样，她的父亲（D57H 杂合子）表现出 b 波振幅降低。1,500 条对照染色体中不存在 D57H 突变，而在 4 条对照染色体中发现了 A249E 突变。表达分析显示，与野生型相比，A249E 突变体前蛋白原和成熟配体水平分别降低了 36% 和 56%，报告基因分析显示，A249E 突变体具有仅野生型活性的 50%。D57H 前蛋白原和成熟配体的水平显着降低，胞质部分分别减少 80% 和 97%，培养基部分减少 97% 和 99%；在报告基因检测中，D57H 突变体的活性仅为野生型的 24%。浅井-科克韦尔等人（2013）还在 LCA/青少年色素性视网膜炎队列中的一名女性患者中发现了 A249E 突变的杂合性，该患者从未受影响的父亲那里继承了该突变。

.0002 KLIPPEL-FEIL 综合征 1，常染色体显性
GDF6，LEU289PRO

Tassabehji 等人在 2 名不相关的散发性 Klippel-Feil 综合征（KFS1; 118100）患者中（2008）鉴定了 GDF6 基因外显子 2 中的杂合 866T-C 转变，导致前结构域中的保守残基中由 leu289 到 pro（L289P）取代。在708条对照染色体中未发现该突变。一名患者是一名成年男性，颈部短，有镜像运动，左侧 Sprengel 异常。第二名患者是在终止妊娠后对胎儿进行评估，以产前诊断出影响整个脊柱和肋骨的多重分段异常以及多种其他先天性异常。

.0003 KLIPPEL-FEIL 综合征 1，常染色体显性
GDF6，LYS242ARG

在患有半椎骨和肋骨畸形或 Klippel-Feil 综合征（KFS1; 118100）的患者中，Asai-Coakwell 等人（2009）鉴定了 GDF6 基因外显子 2 中 1271A-G 转变的杂合性，预计会导致前肽结构域中高度保守的残基处的 lys424 到 arg（K424R）取代。功能研究表明，与野生型相比，突变型 GDF6 的报告基因活性显着降低，成熟配体水平降低，表明 K424R 代表亚态突变。在 366 个对照中未发现该突变。作者指出，除了骨骼异常外，该患者还患有融合（马蹄）肾。

.0004 KLIPPEL-FEIL 综合征 1，常染色体显性
GDF6，GLY42VAL

Asai-Coakwell 等人在一名患有 Klippel-Feil 综合征（KFS1；118100）（被描述为脊椎胸骨发育不全）的患者中（2009）鉴定了 GDF6 基因外显子 1 中 125G-T 颠换的杂合性，预计会导致前肽结构域中保守残基处的 gly42 至 val（G42V）取代。在 366 个对照中未发现该突变。

.0005 小眼症，孤立的 4
GDF6，GLN253LEU

在一名患有孤立性小眼症（MCOP4; 613094）的患者中，Asai-Coakwell 等人（2009）鉴定了 GDF6 基因外显子 1 中 758A-T 颠换的杂合性，预计会导致前肽结构域中保守残基处的 gln253-to-leu（Q253L）取代。该突变在患者未受影响的母亲中发现，表明外显率不完全，但在 366 名对照者中未检测到。作者指出，除了眼部发现外，该患者还有一个睾丸。

.0006 小眼症，孤立的 4
GDF6，PRO327HIS

在一名患有单侧孤立性小眼球（MCOP4; 613094）的患者中，Asai-Coakwell 等人（2009）鉴定了 GDF6 基因外显子 2 中 980C-A 颠换的杂合性，预计会导致前肽结构域中保守残基处的 pro327-to-his（P327H）取代。该突变也在患者的父亲中发现，表明外显不完全，但在 366 名对照者中未检测到。

.0007 孤立性小眼症，伴有 COLOBOMA 6
LEBER 先天性黑蒙症 17，包括
GDF6、ALA199THR

孤立性小眼畸形伴缺损 6

叶等人（2010）描述了一位欧洲女性患有严重缺损性小眼畸形、双侧虹膜缺损、混合性水平和旋转性眼球震颤、双侧中心凹发育不全以及视神经直径减小的小视盘（MCOPCB6; 613703）。他们鉴定出 GDF6 基因中的 A199T 突变和 GDF3 基因中的 R266C 突变的双杂合性（606522.0001）。她的轻度受影响母亲仅具有 GDF3 突变杂合子。作者认为，BMP 变体的多等位遗传可能在其他发育障碍中发挥作用。

莱伯先天性黑蒙 17

在一名被诊断患有 Leber 先天性黑蒙（LCA17; 615360）的女性先证者中，Asai-Coakwell 等人（2013）鉴定了 GDF6 基因中 A199T 取代的杂合性，该基因遗传自她临床上未受影响的父亲。在 650 条对照染色体中未发现该突变。蛋白质印迹显示，与野生型相比，全细胞裂解物和培养基组分中 A199T 突变体的表达分别增加了 47% 和 4%；然而，报告基因检测表明，与野生型相比，A199T 突变体的激活显着降低（降低 56%）。

.0008 莱伯先天性黑蒙 17
GDF6、ASP57HIS

讨论 Asai-Coakwell 等人在 Leber 先天性黑蒙（LCA17; 615360）患者的复合杂合状态下发现的 GDF6 基因中的 asp57-to-his（D57H）突变（2013），参见 601147.0001。

.0009 莱伯先天性黑蒙 17
GDF6、GLU292ASP

在一名被诊断患有 Leber 先天性黑蒙（LCA17; 615360）的女性患者中，Asai-Coakwell 等人（2013）鉴定了 GDF6 基因中 c.876G-A 转变的杂合性，导致高度保守残基处的 glu292 到 asp（E292D）取代。这种突变也存在于她临床上未受影响的母亲身上，但在 1,500 条对照染色体中未发现。蛋白质印迹显示，与野生型相比，全细胞裂解物和培养基组分中 E292D 突变体的表达分别增加了 37% 和 56%；然而，报告基因检测表明，与野生型相比，E292D 突变体的激活显着降低（降低 69%）。

.0010 多发性肌腱挛缩综合征 4
GDF6，TYR444ASN

Wang 等人在患有多发性骨性联结综合征 4（SYNS4；617898）的一个 6 代中国大家庭的受影响成员中（2016）鉴定了 GDF6 基因中 c.1330T-A 颠换的杂合性，导致 NOG（602991）-GDF6 结合界面内高度保守的残基处由 tyr444 替换为 asn（Y444N）。该突变与家族中的疾病完全分离，并且在 105 个中国对照、千人基因组计划或 NHLBI 外显子组测序计划数据库中未发现。C2C12 细胞中的功能分析表明，与野生型 GDF6 相比，Y444N 突变体刺激的碱性磷酸酶（ALP）和 Smad1/5/8（参见 601595）报告基因活性更高，表明功能获得了增强。在永生化肢芽细胞的微团培养中，与野生型 GDF6 相比，Y444N 突变体表现出增强的软骨形成活性。添加NOG以剂量依赖性方式抑制野生型GDF6诱导的ALP活性，而对突变型GDF6则没有影响。作者得出结论，Y444N 突变使 GDF6 对 NOG 不敏感，导致 GDF6 和 NOG 共表达位点的 BMP（参见 112264）信号传导和软骨形成活性增强。

.0011 多发性肌腱挛缩综合征 4
GDF6、SER429ARG

Terhal 等人在患有多发性骨性联结综合征 4（SYNS4；617898）的 4 代家庭的受影响成员中（2018）鉴定了 GDF6 基因中 c.1287C-A 颠换的杂合性，导致 C 端转化生长因子-β（参见 190180）结构域内高度保守的残基发生 Ser429 到 arg（S429R）的取代。该突变在家族中随疾病分离，在 ExAC 或 GoNL 数据库中未发现。