腊肠犬家族转录因子 1； DACH1

腊肠犬，果蝇，同源物，1
DACH

HGNC 批准的基因符号：DACH1

细胞遗传学位置：13q21.33 基因组坐标（GRCh38）：13:71,437,966-71,867,204（来自 NCBI）

▼ 说明

DACH1 是一种转录抑制因子，参与发育过程中细胞命运的决定（Cao et al., 2021）

▼ 克隆与表达

果蝇“腊肠犬”（dac） 基因参与眼睛和腿部的发育。达克，“无眼”（ey），以及“眼睛缺失”；（eya） 被认为是眼睛形成的潜在主基因。通过搜索 EST 数据库，Hammond 等人（1998） 鉴定了与 DACH（人类 dac 同源物）相对应的 cDNA。作者使用 DACH cDNA 作为探针从胚胎文库中分离出小鼠 Dach cDNA。小鼠和人类 Dach mRNA 的 5 引物非翻译区均含有长段三核苷酸重复序列。预测的 517 个氨基酸的人 DACH 蛋白与 Dach 99% 相同。序列分析表明，果蝇 dac 和哺乳动物 DACH 蛋白在 N 和 C 末端共享保守结构域，分别称为 Dachbox-N 和 Dachbox-C。 SKI（164780） 原癌基因和相关的 SNO（165340） 蛋白也包含 Dachbox-N，以及与始于 Dachbox-C 的螺旋卷曲螺旋结构域相对应的 C 末端基序。虽然 C 端基序在序列水平上在 SKI 和 SNO 以及 dac 相关蛋白之间仅具有弱保守性，但它在三级结构水平上可能具有高度同源性，并且可能介导蛋白质二聚化。哈蒙德等人（1998） 认为 SKI、SNO 和 dac 相关蛋白是基因超家族的成员。原位杂交显示小鼠Dach mRNA在胚胎的眼睛、四肢、肋骨原基、中枢神经系统和生殖器隆起中表达。 Pax6（607108）（ey 的哺乳动物同源物）和 Dach 显示出重叠但不相同的表达模式。然而，在 Pax6 突变（小眼）小鼠中，前脑中的 Dach 表达不受影响，这表明，至少在大脑中，Pax6 并不直接调节 Dach。作者得出的结论是，Dach 加入了果蝇和小鼠共有的一组同源眼睛基因，支持了保守的遗传网络在不同生物体的眼睛发育中发挥作用的概念。

艾尔斯等人（2001）报道DACH编码706个氨基酸的蛋白质，观察到的分子量为97 kD。

Ayres 等人使用 Northern blot 分析（2001） 检测到主要的 5.2-kb DACH 转录本在成人肾、心脏、肝脏、骨骼肌和胎盘中表达最丰富，在脑、脾、肺和外周白细胞中表达较低。 Ayres 等人使用 RT-PCR（2001） 检测到 DACH 的 3 个次要剪接变体。使用免疫组织化学，Ayres 等人（2001） 描述了小鼠 DACH1 蛋白在发育中的肾脏、眼睛、耳蜗和肢芽内特定细胞类型中的表达。

Umair 等人在人类 TERT-RPE1 细胞中使用共聚焦显微镜（2021） 观察到 DACH1 与基底体标记 EB3（605788） 一起定位于纤毛基部。

▼ 基因结构

艾尔斯等人（2001） 确定 DACH 基因包含 12 个外显子，跨度 400 kb。

▼ 测绘

基于与 STS WI-18453（G24265） 的序列相似性和荧光原位杂交，Hammond 等人（1999） 将 DACH 基因对应到 13q22。使用荧光原位杂交，这些作者将小鼠 Dach 基因定位到 14 号染色体 E3 条带上，该区域显示与人类 13q22 的同线性同源性。

▼ 基因功能

Li 等人在纯合删除 Six6（606326） 同源域因子的小鼠中（2002） 观察到 Six6 与 Dach 辅阻遏物结合，通过直接抑制细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂（包括 p27Kip1（600778） 启动子）来调节哺乳动物视网膜发生和垂体发育过程中的早期祖细胞增殖。李等人（2002）得出的结论是，他们的数据揭示了一种分子机制，通过该分子机制，组织特异性转录阻遏物-辅阻遏物复合物可以为前体群体的生理扩张提供器官特异性策略。

吴等人（2008） 指出 DACH1 的缺失与浸润性乳腺癌的不良预后相关。他们表明，DACH1 诱导抑制人乳腺癌细胞系和癌基因转化的人乳腺上皮细胞系的迁移。抑制作用需要 DACH1 的 Dac 和 Ski/Sno 结构域。蛋白质组分析和中和测定将 IL8（146930） 确定为 DACH1 的关键靶标。染色质免疫沉淀分析显示，DACH1 结合 IL8 启动子并通过 AP1（165160） 和 NFKB（参见 164011）结合位点抑制它。吴等人（2008） 得出结论，DACH1 是内源性细胞命运决定因子阻断癌基因依赖性肿瘤转移途径的一部分。

Umair 等人使用短干扰 RNA（2021） 耗尽人 TERT-RPE1 细胞中的 DACH1，观察到纤毛基部的 DACH1 信号减少，纤毛减少，纤毛长度减少。作者得出结论，DACH1 在纤毛发生中发挥作用。

曹等人（2021） 发现小鼠 Dach1 突变将抗损伤足细胞转化为损伤敏感足细胞，导致 Dach1 表达下降。同样，数据库分析显示糖尿病肾病（DKD） 患者的足细胞 DACH1 表达水平降低，并且这些降低的表达水平与不良的临床结果密切相关。

在一项全转录组关联研究中，Doke 等人（2021） 将 DACH1 确定为肾脏疾病风险基因。与肾功能相关的遗传变异位于肾小管远端的 DACH1 调节区域。免疫荧光染色证实，DACH1 在小鼠和人类的足细胞和远端肾小管细胞中表达。

▼ 分子遗传学

关联待确认

在一名肾发育不良患者中，Schild 等人（2013） 鉴定了 2 个基因中错义突变的纯合性：DACH1 中的 R684C 替换和 BMP4 中的 N150K 替换（112262）。 4岁时，先证者患有贫血和肾功能不全，超声检查显示双侧多发性囊肿和高回声实质。他的肾功能恶化，5岁时患了终末期肾病。7个月后，他接受了同种异体肾移植，19岁时移植肾功能仍然良好。他的父母是表兄弟姐妹，并且各自携带两种杂合性突变。家族史显示，他的父亲患有双侧髓质肾囊肿，但肾功能没有受损，而他的一位远房表弟在出生后不久就死于不明的肾囊肿病。先证者是这两种突变唯一纯合的家庭成员；然而，未受影响的姐妹的 BMP4 中的 N150K 是纯合的，而未受影响的叔叔的 DACH1 中的 R684C 是纯合的。这两名亲属的肾脏超声检查和肾功能均正常。对转染细胞的研究表明，与野生型蛋白相比，DACH1 突变体对 TGF-β（TGFB1；190180）信号传导的抑制增强。作者指出，BMP4 中的 N150K 取代先前曾在肾发育不良患者中以纯合性报道过（Weber 等，2008）。

有关 A 型轴后多指畸形（参见 602085）与 DACH1 基因突变之间可能关联的讨论，请参见 603803.0001。

▼ 动物模型

戴维斯等人（2001） 培育出 Dach1 缺陷型小鼠，这些小鼠在出生后第 1 天死亡，并表现出吸吮失败、发绀和呼吸窘迫。作者推测这些突变小鼠缺乏形态缺陷可能是由于额外的 Dach 同源物的补偿所致。

李等人（2003） 报道说 Six1（601205） 是小鼠肾脏、肌肉和内耳发育所必需的，并且它与 Eya（601653） 因子表现出协同遗传相互作用。李等人（2003）证明Eya家族具有蛋白磷酸酶功能，其酶活性是调节编码生长控制和信号分子的基因、调节前体细胞增殖所必需的。 Eya 的磷酸酶功能将 Six1-Dach 的功能从抑制转变为激活，通过招募共激活因子引起转录激活。具有内在磷酸酶活性的共激活剂的基因特异性募集提供了激活特定基因靶标的分子机制，包括那些调节哺乳动物器官发生中前体细胞增殖和存活的基因。 Eya1 +/- Six1 +/- 双杂合子小鼠的肾脏发育存在缺陷，而在任一基因缺失的单杂合子中均未观察到这种缺陷，这表明 Six1 和 Eya1 在相同的遗传途径中发挥作用。值得注意的是，Six1 -/- Eya1 -/- 双敲除小鼠中所有下轴肌肉完全缺失，并且上轴肌肉严重减少，这种表型类似于在 Myog 缺失纯合子小鼠（159980） 和双敲除小鼠中观察到的表型。 MyoD（159970）/Myf5（159990） 和 Pax3（606597）/Myf5。有趣的是，虽然 Six1 或 Eya1 的突变对垂体发育影响很小或没有影响，但删除这两个基因的小鼠的垂体体积比野生型腺体小约 5 至 10 倍。

曹等人（2021） 发现 Dach1 -/- 小鼠以预期的孟德尔比例出生，并且看起来与野生型非常相似，但它们在出生后第二天之前死亡，可能是由于肾衰竭。足细胞特异性 Dach1 敲除的小鼠在基础条件下维持正常的肾小球结构，但在糖尿病发作后出现严重的足细胞损伤，并迅速进展为终末期肾病。相比之下，Dach1 的诱导性足细胞特异性表达可保护转基因小鼠免受糖尿病肾小球损伤并减缓 DKD 进展。 RNA 测序和数据库分析揭示了足细胞特异性 Dach1 敲除小鼠和 Ptip（608254） 敲除小鼠之间相反的重叠肾小球转录组特征，上调基因具有高于预期数量的启动子 Dach1 结合位点。 Ptip 是激活组蛋白 H3（参见 602810）lys4 三甲基化（H3K4Me3） 复合物的重要组成部分，与 Dach1 相互作用，并被 Dach1 招募到其启动子结合位点，导致 H3K4Me3 水平降低，从而抑制足细胞中 DACH1 靶基因的转录。 Dach1 敲低与高血糖相结合，触发了小鼠足细胞中 Dach1 靶基因的去抑制并增加了启动子 H3K4Me3 的水平。对人类足细胞的分析表明，足细胞中 DACH1 介导的转录抑制需要 DACH1 序列特异性 DNA 结合。

多克等人（2021） 发现，具有 Dach1 肾小管特异性杂合或纯合缺失的小鼠以预期的孟德尔比率出生，并且出生时看起来很健康，但它们更容易患肾脏疾病。相比之下，Dach1 的肾小管特异性转基因表达可保护小鼠免受肾纤维化的发展。单细胞表达分析表明，肾小管特异性 Dach1 缺失的杂合小鼠的肾脏中有更多的循环细胞。染色质免疫沉淀测序数据和 RT-PCR 分析表明，DACH1 作为转录抑制因子发挥作用，在病毒和体内控制细胞周期基因和细胞增殖。进一步分析表明，Dach1 在小鼠肾小管细胞中充当骨髓趋化因子的转录抑制因子，以控制巨噬细胞浸润和肾脏疾病的发展。进一步证实，慢性肾病患者的 DACH1 表达降低，并与肾脏纤维化、增殖和炎症相关。

▼ 等位基因变异体（1 个选定示例）：

.0001 意义未知的变体
DACH1，CYS188TYR

该变异被归类为意义不明的变异，因为其对 A 型轴后多指畸形（见 602085）的贡献尚未得到证实。

Umair 等人在 2 名患有 A 型轴后多指畸形的兄弟中（2021） 鉴定了 DACH1 基因外显子 2 中 c.563G-A 转换（c.563G-A, NM_080760.5） 的纯合性，导致高度保守残基处的 cys188 至 tyr（C188W） 取代。他们未受影响的表亲父母和未受影响的兄弟是该变异的杂合子，而未受影响的姐妹中不存在该变异。该变体在 ExAC 和 gnomAD 数据库中以非常低的次要等位基因频率（MAF 分别为 2.523 x 10（-5） 和 0.00002427）发现，仅存在杂合性。兄弟俩在手的尺侧和脚的侧面都有完整且发育良好的额外手指，以及脚趾的2-3个部分并指。受影响的人和他们的父亲都患有肾结石，但没有表现出听力损失、肥胖、肾脏疾病或眼部异常等其他特征。