成纤维细胞生长因子 9； FGF9

胶质细胞激活因子； GAF

HGNC 批准的基因符号：FGF9

细胞遗传学位置：13q12.11 基因组坐标（GRCh38）：13:21,671,073-21,704,498（来自 NCBI）

▼ 说明

成纤维细胞生长因子（FGF） 基因家族的成员，例如 FGF9，是肽调节因子，通过不同的酪氨酸激酶受体发挥作用，并参与胚胎发生和成年期间的各种生物过程，包括植入、形态发生、血管生成和可能的肿瘤发生（Miyamoto 等人，1993 年；Mattei 等人，1995 年）。

▼ 克隆与表达

宫本等人（1993）在人神经胶质瘤细胞系的培养物上清液中纯化了30-kD肝素结合多肽。 Miyamoto 等人通过对分离的 N 末端序列进行 PCR，然后筛选人包皮 cDNA 文库（1993）克隆了FGF9。推导的 208 个氨基酸的蛋白质与大鼠 Fgf9 具有 94% 的序列同源性。人神经胶质瘤细胞的 Northern 印迹分析检测到主要的 4.3-kb 条带以及次要的 3.4-kb 和 2.7-kb 条带。大鼠组织的 Northern 印迹分析检测到肾脏中强表达，脑中低表达。

▼ 基因结构

吴等人（2009）指出FGF9基因包含3个外显子。

▼ 测绘

通过放射性染色体原位杂交，Mattei 等人（1995） 将 FGF9 基因定位到染色体 13q11-q12。

通过基因组序列分析，Katoh 和 Katoh（2005） 将 FGF9 基因与 EFHA1 基因（610632） 以头对头的方向定位到染色体 13q12.11。他们确定染色体 8p22 上的 FGF9-EFHA1 基因座和 FGF20（605558）-EFHA2（610633） 基因座是人类基因组内的旁系同源区域。

▼ 基因功能

Sun 等人使用 Cre/loxP 系统（2000） 发现 Fgf9 和 Fgf17（603725） 表达的维持依赖于 Shh（600725），而 Fgf8（600483） 表达则不然。孙等人（2000）开发了一个模型，其中在顶端外胚层脊中表达的单个 Fgf 不是维持 Shh 表达所必需的，而是 2 个或多个顶端外胚层脊 Fgfs 的联合活性在与 Shh 的正反馈循环中发挥作用，以控制肢体发育。

马里亚尼等人（2008） 证明，缺乏 Fgf4（164980）、Fgf9 和 Fgf17 的小鼠四肢具有正常的骨骼模式，表明顶外胚层脊成纤维细胞生长因子（AER-FGF） 中的 Fgf8 足以维持正常的肢体形成。 Fgf8 单独失活会导致轻微的骨骼表型；然而，当马里亚尼等人（2008）还去除了其他 AER-FGF 基因的不同组合，他们获得了意想不到的严重程度不断增加的骨骼表型，反映了每个 FGF 对总 AER-FGF 信号的贡献。对复合突变肢芽的分析表明，除了维持细胞存活外，AER-FGF 在早期肢芽发育过程中调节近远端模式基因表达，提供了 AER-FGF 功能指定远端结构域的遗传证据，并挑战了长期存在的假设 AER-FGF 信号对于肢体模式是允许的而不是指导性的。马里亚尼等人（2008） 还开发了近端-远端模式的 2 信号模型来解释早期规范。

鲍尔斯等人（2010） 指出视黄酸（RA） 上调 Stra8（609987） 表达并触发卵巢生殖细胞进入减数分裂。利用小鼠培养的性腺，他们发现 Fgf9 在发育中的睾丸中产生，并通过降低生殖细胞对 RA 的反应来抑制生殖细胞减数分裂。小鼠体内分析表明，Fgf9 直接作用于生殖细胞，而不是通过胎儿睾丸的体细胞，从而阻止 RA 上调 Stra8。作者得出结论，RA 和 FGF9 通过其拮抗作用决定生殖细胞的性命运，RA 将生殖细胞推向卵子发生，FGF9 将它们推向男性命运。

▼ 分子遗传学

在一个患有常染色体显性多发性骨性联结综合征的 5 代中国家族中，对应到染色体 13q11-q12（SYNS3；612961），Wu 等人（2009） 在 FGF9 基因（S99N; 600921.0001） 中发现了一个杂合错义突变，该突变与疾病分离，并且在 250 个不相关的种族匹配对照中未发现。

Rodriguez-Zabala 等人在一对西班牙父子中发现了患有多发性骨连接综合征（包括矢状缝骨连接）的情况（2017） 鉴定了 FGF9 基因（R62G; 600921.0002） 中的错义突变杂合性，该突变与家族中的疾病分离，并且在 150 个西班牙对照或 gnomAD 数据库中未发现。

▼ 进化

Real 等人将伊比利亚鼹鼠（Talpa occidentalis）的染色体规模基因组组装与转录组、表观遗传和染色质相互作用数据集相结合（2020） 发现了改变具有不同性腺表达模式的基因调控景观的重排。其中包括涉及 Cyp17a1（609300）（一种控制雄激素合成的基因）的串联三倍体，以及涉及 Fgf9（一种在鼹鼠卵睾中异时表达的抗议状生长因子基因）的染色体内倒位。带有敲入鼹鼠 Cyp17a1 增强子或过表达 Fgf9 的转基因小鼠表现出再现鼹鼠性特征的表型，包括雌性中雄性化卵睾的发育。

▼ 动物模型

科尔文等人（2001） 报道了缺乏 Fgf9 的小鼠中雄性到雌性的性别逆转，证明了 FGF 信号在睾丸胚胎发生中的新作用。 Fgf9 -/- 小鼠也表现出肺发育不全并在出生时死亡。生殖系统表型范围从睾丸发育不全到性别完全逆转，大多数 Fgf9 -/- XY 生殖系统在出生时表现出明显的女性特征。 Fgf9 似乎在 Sry（480000） 下游发挥作用，刺激胚胎睾丸中的间充质增殖、中肾细胞迁移和支持细胞分化。虽然 Sry 仅在某些哺乳动物中发现，但 Fgf 却高度保守。因此，Fgfs 可能在许多物种的性别决定和生殖系统发育中发挥作用。

显性小鼠突变体“肘膝关节骨性连接”（Eks） 的特点是桡肱骨和胫股骨缝早闭、颅缝早闭和肺发育不全。原田等人（2009） 发现了 Fgf9 基因中的一个突变，导致 Eks 小鼠中 asn143 被替换为 thr。 Fgf9（Eks）突变阻止Fgf9同源二聚化，从而降低Fgf9对肝素的亲和力。因此，Fgf9（Eks） 在发育组织中更容易扩散，导致未来关节和缝线中异位 Fgf9 信号传导，从而抑制发育。 Fgf9 对肝素亲和力的降低似乎是由于单体形式占主导地位，而不是其对肝素的内在亲和力的变化。原田等人（2009） 得出结论，FGF9 对硫酸肝素蛋白聚糖的亲和力，以及因此发育组织中 FGF9 信号传导的范围，至少部分地受 FGF9 单体-二聚体平衡的控制。

在发育中的小鼠肾脏中，Barak 等人（2012） 证明 Fgf9 和 Fgf20（605558） 充当维持干细胞处于祖蜂窝状态所需的生态位信号的配体。对具有各种 Fgf20 和 Fgf9 缺失组合的突变小鼠的研究表明，这 2 个基因的作用是多余的，并且对于肾脏发育至关重要。 Fgf20 和 Fgf9 水平的降低导致肾脏大小减小，并且由于正常分化的祖细胞池较小而导致肾小球减少。 Fgf9 缺失胚胎中的一个野生型 Fgf20 等位基因足以支持正常的肾脏发育，但具有 1 个野生型 Fgf9 等位基因的 Fgf20 缺失胚胎具有更严重的表型，表明 Fgf20 在肾脏中比 Fgf9 具有更显着的作用。具有 1 个野生型 Fgf9 等位基因的 Fgf20 缺失肾脏的特征是祖细胞丢失和功能性肾单位过早分化。 Fgf20 仅在肾单位祖细胞中表达，而 Fgf9 主要在输尿管芽中表达，并向后肾间质发出信号。体外研究表明，Fgf20 或 Fgf9 单独或与 Bmp7（112267） 一起，可维持分离的后肾间充质和肾单位祖细胞，且仍具有分化能力。

唐等人（2017） 发现带有 S99N 突变（600921.0001） 的杂合子和纯合子敲入小鼠均表现出类似 SYNS3（612961） 的表型，具有卷曲的尾巴和部分或完全融合的多个关节。对肢体发育不同阶段关节形态的观察发现，纯合子Fgf9 S99N敲入小鼠的关节骨性连接是由于区间形成失败和软骨生成过多引起的。在野生型小鼠中，Fgf9 通过下调 Sox6（607257） 和 Sox9（608160） 抑制间充质细胞分化为软骨细胞，但 S99N 突变减弱了突变型小鼠中的抑制作用。在野生型小鼠的发育过程中，Fgf9 还在肘关节和膝关节中维持了 Gdf5（601146） 表达，但 S99N 突变消除了预期肘关节和膝关节区域中的 Gdf5 表达。此外，S99N突变通过改变Fgf9的构象降低了Fgf9与其受体的亲和力，导致假定的四肢关节区域的Fgf9信号传导减少。

▼ 等位基因变异体（2 个选定示例）：

.0001 多发性联早综合症 3
FGF9、SER99ASN

Wu 等人在患有常染色体显性多发性骨性联结综合征（SYNS3; 612961） 的 5 代中国家庭的 12 名受影响成员中（2009） 鉴定了 FGF9 基因外显子 2 中 296G-A 转变的杂合性，导致 ser99 到 asn（S99N） 取代，预计会改变与 FGFR3 的结合（134934）。在未受影响的家庭成员或 250 名不相关的种族匹配对照中未发现该突变。体外研究表明，突变型 FGF9 在转染细胞中的表达和分泌效率与野生型相同；然而，它会导致软骨细胞增殖和分化受损，并伴有骨髓间充质干细胞的成骨分化和基质矿化增强。生化分析显示，与野生型 FGF9 相比，S99N 突变导致 FGF 信号传导显着受损，ERK1/2 通路活性降低（参见 176948）以及 β-连环蛋白（116806） 和 c-MYC（190080） 表达降低就证明了这一点。尽管突变体 FGF9 与其自身或野生型的同二聚化未检测到受到影响，但突变体蛋白与受体 FGFR3 的结合严重受损，这为观察到的缺陷 FGF9 信号传导提供了基础。

.0002 多发性联早综合症 3
FGF9、ARG62GLY

Rodriguez-Zabala 等人在一对西班牙父子中发现了患有多发性骨连接综合征（SYNS3; 612961）（包括矢状缝骨连接）的情况（2017） 鉴定了 FGF9 基因外显子 1 中 c.184A-G 转变（c.184A-G, NM002010.2） 的杂合性，导致高度保守残基处的 arg62 到甘氨酸（R62G） 取代。该突变在家族中随疾病分离，在 150 个西班牙对照或 gnomAD 数据库中未发现。这种变异似乎是在父亲身上从头出现的，因为在生物学证实的未受影响的祖父母中没有检测到这种变异。原位邻近连接测定表明，与野生型 FGF9 相比，R62G 突变体的同二聚化减少（68%）。此外，突变型 FGF9 显示与高亲和力受体 FGFR3（134934） 的结合受损，导致 FGF 信号传导显着受损，Ras-MAPK（参见 176948）通路活性减弱证明了这一点。