双皮质素； DCX

DBCN

HGNC 批准的基因符号：DCX

细胞遗传学位置：Xq23 基因组坐标（GRCh38）：X:111,293,779-111,412,192（来自 NCBI）

▼ 克隆与表达

Gleeson 等人通过在女性无脑畸形（LISX1; 300067）中定位克隆跨越 Xq22 断点的大脑特异性 cDNA（1998）鉴定了一个名为“doublecortin”的基因（DCX），编码一个 360 个残基的蛋白质，预测分子量为 40 kD，并具有推定的 Abl（189980）磷酸化位点。 Northern 印迹分析鉴定出在胎儿脑组织中独家表达的 10 kb mRNA 转录物和多个剪接变体。 des Portes 等人孤立地（1998）使用通过连锁研究鉴定的跨越 Xq22.3-q23 候选 LISX1 区域的 YAC 克隆（des Portes 等，1997；Ross 等，1997）来鉴定与来自人类胎儿的 DCX 基因相对应的 cDNA脑 cDNA 文库。作者还发现了仅在胎儿大脑中表达的 9.5 kb mRNA 转录本。格里森等人（1998）和 des Portes 等人（1998）预测双皮质素是神经元迁移所必需的，并且可能参与信号转导。

德斯·波特斯等人（1998）和 Sossey-Alaoui 等人（1998）克隆了小鼠Dcx基因。它编码高度亲水性 40-kD 蛋白质的亚型，与其人类对应物同源，并包含几个潜在的磷酸化位点。人和小鼠 DCX 蛋白均与含有 Ca（2+）/钙调蛋白激酶结构域（DCAMKL1; 604742）的 CNS 蛋白同源，表明 DCX 蛋白可能属于一类新型细胞内蛋白，参与通过 Ca2+ 进行神经元迁移。 2+）依赖性信号传导。

莱杰等人（2008）指出，双皮质蛋白结构域由 2 个进化上保守的重复序列组成，即从氨基酸 42 到 150 的 N-DC 和从氨基酸 171 到 275 的 C-DC，它们在微管结合中发挥作用。

▼ 基因结构

格里森等人（1998）和 des Portes 等人（1998）确定 DCX 基因跨越超过 100 kb 的 DNA，包含 9 个外显子和 6 个编码外显子。该基因的结构很不寻常，因为只有 16% 的序列是编码的，并且包含在 1 个外显子中的 3 引物非翻译区长 7.9 kb。

▼ 基因功能

使用原位杂交，des Portes 等人（1998）观察了第 21 周时人类大脑皮层 DCX 的表达情况。胎龄。心室区和皮质板有强标记，中间区有中等标记。在中间区域，标记的细胞被组织成定向链，表明神经元正在迁移。对小鼠胚胎脑的研究表明，Dcx 主要在神经元细胞中表达显着。

卡斯皮等人（2000）通过免疫共沉淀证明了 DCX 基因与 LIS1 基因（PAFAH1B1; 601545）的相互作用，无论是在瞬时转染的细胞中还是在胚胎脑提取物中。免疫荧光研究表明，这两种蛋白产物共定位于转染细胞和原代神经元细胞中。通过体外光散射测定测量，LIS1 和 DCX 以加成方式增强微管蛋白聚合。作者假设 LIS1 和 DCX 的相互作用对于发育中的大脑皮层中微管的正常功能很重要。

什穆利等人（2001）发现 PC12 细胞中 DCX 的过度表达导致微管稳定并在神经生长因子（NGF; 162030）诱导分化过程中抑制神经突生长。然而，当表皮生长因子（131530）和毛喉素或二丁酰-cAMP 诱导分化时，神经突长度增加。此外，CREB （123810）介导的转录被下调，支持细胞骨架调节蛋白可以影响细胞转录状态的观点。在无脑畸形患者中发现的突变（S47R；300121.0007）的过度表达完全阻止了神经突的生长。作者得出的结论是，微管稳定是控制神经突延伸的关键因素，但不是唯一因素。

DCX 的磷酸化在大脑中受到发育调节，磷酸化对应于 p35（CDK5R1；603460）的表达，p35 是 CDK5（123831）的主要激活亚基。田中等人（2004）发现在小鼠大脑发育过程中，Dcx 在 ser297 上被 Cdk5 磷酸化。磷酸化降低了 Dcx 在体外与微管的亲和力，降低了其对聚合的影响，并将其从培养的神经元中的微管中取代。此外，ser297 的突变以类似于抑制 Cdk5 活性的方式阻断了 Dcx 对神经元迁移的影响。田中等人（2004）得出结论，CDK5 引起的 DCX 磷酸化通过影响微管来调节其对神经元迁移的作用。

莫弗里等人（2019）表明，表达 DCX 的中枢神经系统神经祖细胞浸润前列腺肿瘤和转移瘤，并在其中启动神经发生。在前列腺癌小鼠模型中，室下区（中枢神经系统的神经源性区域）中 DCX+ 神经祖细胞的振荡与血脑屏障的破坏以及 DCX+ 细胞进入循环系统有关。然后这些细胞渗透并驻留在肿瘤中，并可以产生新的肾上腺素能神经元。 DCX+细胞的选择性基因耗竭抑制了前列腺癌小鼠模型中肿瘤发展的早期阶段，而DCX+神经祖细胞的移植则促进了肿瘤的生长和转移。在人类中，DCX+神经祖细胞的密度与前列腺腺癌的侵袭性和复发密切相关。

▼ 分子遗传学

des Portes 等人在来自 3 个患有 LISX 或皮质下层状（带状）异位（SCLH 或 SBH，参见 300067）的不相关家庭的受影响个体中以及一名患有皮质下层状异位和脑回肥大的女孩中（1998）发现了 DCX 基因的突变（300121.0001-300121.0004）。格里森等人（1998）还在患有 LISX 或皮质下层状异位的无关家庭的受影响个体以及患有散发性皮质下层状异位的女性中发现了 DCX 基因的几个突变（300121.0002; 300121.0005-300121.0010），

德斯·波特斯等人（1998）在 11 名不相关的皮质下层状异位女性中，有 10 名发现了 DCX 基因突变。序列差异包括无义突变、剪接位点突变和错义突变，这些差异在整个基因中都存在。表型-基因型相关性的缺乏表明，神经元前体细胞的 X 失活模式可能导致女性这种疾病的不同临床严重程度。

索西-阿拉维等人（1998）在 DCX 基因中鉴定出 4 个新的错义突变：1 个男性 LISX 家族突变和女性携带者皮层下带异位，1 个 SBH 女性新发突变，以及 2 个散发性 SBH 女性患者突变。他们发现 DCX 基因仅在成人额叶中以非常高的水平表达。

格里森等人（1999）在 8 个 SBH 家族受影响的成员和 47 名散发性 SBH 患者中的 18 名（38%）中发现了 DCX 基因突变。大多数患者都有单氨基酸替换，这表明具有这些突变的患者可能比具有蛋白质截短突变的患者具有更少的生殖劣势。值得注意的是，单氨基酸取代紧密聚集在开放解读码组的两个区域中，表明这些区域对于双皮质素蛋白的功能至关重要。

皮尔兹等人（1999）证明 DCX 或 LIS1 的突变会导致男性 SBH 或混合性脑回肥大（PCH）/SBH。他们在患有 PCH/SBH 的男孩中发现了 DCX 基因外显子 4（300121.0011）的错义突变，在患有轻度 SBH 的男孩及其轻度受影响的母亲中发现了 DCX 基因外显子 4（300121.0012）中的不同错义突变， SBH 男孩（607432）的 LIS1 基因（601545.0004）外显子 6 存在错义突变。作者认为，错义突变可能是导致较不严重的脑畸形的原因，尽管同一外显子中存在错义突变的其他患者患有弥漫性无脑畸形。特定氨基酸变化对蛋白质的影响似乎决定了表型的严重程度，一些突变使蛋白质功能得以保留，并允许更大比例的神经元正常迁移。然而，Pilz 等人（1999）预计 LIS1 和 DCX 基因的体细胞嵌合突变将被证明是导致男性 SBH 的重要机制。

萨皮尔等人（2000）确定 N 末端 2 个串联重复的 80 个氨基酸区域定义了双皮质素蛋白中的进化保守结构域。大多数患者的 DCX 基因错义突变落在这些保守区域内。一些报道的 DCX 突变的过度表达破坏了 COS-7 细胞中的微管和/或改变了它们的形态；最严重的影响是第 125 位氨基酸（Y125H；300121.0003）处的酪氨酸突变为组氨酸。

格里森等人（2000）在 20 名 LISX/SCLH 患者中，有 6 名发现了体细胞或种系嵌合 DCX 突变的证据。在 2 名未受影响的妇女中发现了种系嵌合，每名妇女都有 2 个受影响的孩子。此外，一名患有 SCLH 的男性被发现是体细胞嵌合体，这可能使他免受更严重的无脑畸形表型的影响。高嵌合率表明，即使母亲未受影响，处于危险的家庭中这些疾病也可能存在显着的复发风险。

在 7 个患有 SBH/LISX 的家庭中，Aigner 等人（2003）在 DCX 基因中鉴定出 4 个错义突变和 3 个无义突变（参见 300121.0014）。在双侧 SBH 不完全外显的男性和女性患者中，体细胞嵌合的发生率很高，包括杂合子女性的不外显。 1个家庭进行产前诊断。作者强调了突变表达的变异性，并建议遗传分析应包括对多种组织的检查。

沃尔克等人（2002）使用 DGGE 对 59 名自闭症患者（17 名女性和 42 名男性）进行了双皮质素基因编码序列突变的筛查。没有发现突变。

Couillard-Despres 等人（2004）分析了 DCX 基因中 arg192-to-trp（R192W; 300121.0002）和 ala71-to-ser（A71S; 300121.0014）突变对 COS-7 微管网络的影响。突变型和野生型 DCX 都能够结合和捆绑微管；然而，突变体扰乱有丝分裂机制、导致纺锤体方向异常和损害有丝分裂进展的能力下降。研究发现这种下降的幅度与突变相关临床症状的严重程度成正比，从而为 DCX染色体连锁神经元迁移障碍的预后提供基于细胞的测定。

Mei 等人使用多重连接依赖性探针扩增（MLPA）分析（2007）在 11 名患有皮质下带异位的女性中，有 3 名（27%）发现了 DCX 基因的 3 个大突变，而这些女性的 DCX 点突变尚未通过直接测序鉴定出来。研究结果将 23 名患者的 DCX 突变百分比从 52% 提高到 65%。梅等人（2007）得出结论，DCX 缺失是 SBH 的一个尚未确定的原因。

莱杰等人（2008）在来自 17 个皮质下带异位家系的 24 名患者和 9 名新生突变患者中鉴定出了 DCX 基因中的 24 种不同突变，其中包括 19 种新突变。大多数（19 个中的 18 个）错义突变聚集在构成微管结合双皮质蛋白结构域的 N-DC 和 C-DC 重复序列中。

Haverfield 等人使用 MLPA 分析（2009）在 9 名患有皮层下带异位或 SBH/巨回症的女性中，有 3 名（33%）发现了 DCX 基因的基因内缺失，而这些女性以前没有发现过分子缺陷。所有患者的大脑前部区域都有更严重的受累。在 13 名女性或 7 名患有较严重脑回肥大的男性或 2 名患有 SBH/脑回肥大且之前未发现分子缺陷的男性中，未发现 DCX 缺失或重复。哈弗菲尔德等人（2009）建议SBH和脑回肥大的基因检测应包括DCX基因的突变和缺失/重复分析。

贾穆尔等人（2014）使用与脑畸形相关的已知和候选基因的定制面板，对来自 158 名脑畸形个体的白细胞衍生 DNA 样本进行靶向高覆盖测序（深度大于或等于 200 倍）。其中八个人携带体细胞突变；这 8 个人中有 6 人患有双皮质综合征，其中 6 人中有 3 人携带 DCX 突变，另外 3 人携带 LIS1（601545）突变。

▼ 基因型/表型相关性

松本等人（2001）在 26 名散发性 SBH 患者中的 22 名（85%）以及 11 名 LISX/SCLH 家系的受影响成员中发现了 29 个 DCX 突变。有19个错义突变、4个无义突变、4个小缺失、1个大缺失和1个剪接位点突变。大多数错义突变位于 2 个进化保守域中（Sapir 等，2000）。没有一个错义突变影响外显子 4 中的 Abl 磷酸化位点或外显子 8 中富含丝氨酸/脯氨酸的区域。许多错义突变涉及外显子 4 中拟议的微管结合区域。与以前的报告相结合的数据表明，患病率与家族性病例（0/17）相比，外显子 4-6 的无义/截断突变的发生率在散发性病例（16/39）中显着不同（p 小于 0.005），临床经验表明，家族性病例的表型较温和。有零星病例。当根据头颅 MRI 扫描将患者分为 3 个亚组时，结果支持基因型和条带表型之间的相关性。在额叶细带患者中，所有患者都是家族性的，并且都在外显子 4-6 中存在错义突变。与额叶薄加正常 MRI 组合（0/7）相比，弥漫性厚加弥漫性薄组合组（8/19）中无义/截断突变的发生率显着不同（p 小于 0.05）。 X 失活研究并未发现 SBH 患者和正常对照之间的 X 失活偏差存在显着差异。事实上，在几个多重家族中，具有相似表型的个体具有显着不同的 X 失活状态。作者指出，X 失活对 SBH 表型的贡献可能比之前想象的要小。在一个家庭中发现了母体种系嵌合现象，而在另一个家庭中则怀疑存在母体种系嵌合现象，而在该家庭中，母亲的 DNA 无法用于研究。

加藤等人（2001）报道了 2 名无关的男性患者，患有皮层下带异位和 DCX 基因中的 2 种不同的杂合突变。父母没有携带突变，这表明它们很可能是新生的。两名患者的发根分析显示体细胞嵌合体，表明突变可能发生在合子分裂早期。尽管他们没有估计嵌合体的比例，Kato 等人（2001）评论说，基因型/表型严重程度可能与突变负荷的增加存在相关性。

普洛斯等人（2002）报道了 2 名男性患者，患有完全皮质下带异位、轻度智力低下和癫痫发作，与女性表型相似；这两种情况都是由 DCX 突变的体细胞嵌合引起的。作者指出，男性的体细胞嵌合体在功能上相当于女性的 X 失活，因此很可能解释了较温和的表型。

▼ 动物模型

在小鼠中，格里森等人（1999）证明，在胚胎和出生后发育过程中，Dcx 在整个中枢和周围神经系统的迁移神经元中表达。 DCx 蛋白定位与培养的原代皮层神经元中微管的定位重叠，并且这种重叠表达被微管解聚破坏。 DCx与脑微管共组装，重组Dcx刺激纯化微管蛋白的聚合。最后，Dcx 在异源细胞中的过度表达导致了显着的抗解聚的微管表型。格里森等人（1999）得出结论，Dcx 通过调节微管的组织和稳定性来指导神经元迁移。

Bai 等人在子宫内使用 DCX 蛋白的 RNA 干扰（RNAi）（2003）建立了 DCX 蛋白表达水平非常低的大鼠模型。在一组迁移的新皮质神经元中抑制 DCX 表达会破坏其他迁移神经元的径向迁移。许多神经元过早地停止迁移，在中间区形成皮层下带异位，然后形成白质，并且许多神经元迁移到正常皮层内不适当的新皮质层。作者认为，迁移细胞可能需要 DCX 来组织对引导径向迁移的外部信号的适当细胞骨架反应。

在由 Dcx 基因的子宫内 RNA 干扰产生的皮质下带异位的大鼠模型中，Manent 等人（2009）发现出生后 Dcx 的条件性重新表达可以刺激位置异常的神经元迁移。以这种方式重新开始迁移既减少了新皮质畸形，又恢复了神经元模式。减少 SBH 的能力持续到产后早期发育。出生后第0天（P0）的重新表达导致显着的SBH回归并恢复新皮质层压，而P5的重新表达导致位置的部分恢复和SBH回归，而P10的重新表达导致位置的部分恢复而不减少SBH。出生后的干预也将癫痫阈值降低到与野生型小鼠相似的水平。研究结果表明，神经元迁移障碍可以通过重新参与发育计划来治疗，既可以减少皮质畸形的大小，又可以降低癫痫发作的风险。

克詹等人（2009）发现杂合子和纯合子 Dclk2（613166）缺失小鼠能够存活且具有生育能力，具有正常的大脑形态，并且 Dcx 或 Dclk1（604742）的表达没有补偿性变化。然而，双突变 Dcx/Dclk2 缺失小鼠的存活率很差，只有约 10% 的小鼠活过 5 个月。此外，Dcx/Dclk2缺失小鼠表现出自发性癫痫发作，通常与行为停滞和前肢肌阵挛相关。这些癫痫发作大约在 3 周大时开始。脑电图研究与海马集中一致。组织学研究显示海马体复合分层不良，伴有 CA1 区不连续、神经元移位和齿状颗粒神经元层堆积密度降低，导致厚度增加。新皮质似乎具有正常的组织。 DCx/Dclk2缺失小鼠的GABA抑制减少，继发于整体网络混乱，以及树突乔木减少，这表明抑制输入的感受野不足。对正常小鼠的原位杂交研究表明，在胚胎期和出生后阶段，Dcx 和 Dclk2 在海马体中共表达。对其他突变小鼠的比较研究表明，Dcx 缺陷是层压缺陷的主要原因，并且 Dcx 和 Dclk2 在功能上是多余的。克詹等人（2009）得出结论，这种突变小鼠模型与人类 X 连锁无脑畸形（LISX1; 300067）相似。

▼ 等位基因变异体（14 个选定示例）：

.0001 无脑回，X连锁，1
皮质下层状异位，X连锁，包括
DCX、ASP62ASN

在一位患有 X 连锁皮质下层状异位的母亲和她患有无脑畸形（300067）的儿子中，des Portes 等人（1998）鉴定出 DCX 基因中的 599G-A 转变，导致 asp62 到 asn（D62N）的取代。

.0002 无脑回，X 连锁，1
皮质下层状异位，X连锁，包括
DCX、ARG192TRP

在患有 X 连锁无脑畸形或皮质下层状异位（300067）的家庭受影响成员中，des Portes 等人（1998）鉴定出 DCX 基因中的 989C-T 转变，导致 arg192 到 trp（R192W）的取代。格里森等人（1998）在患有该疾病的不同家族中孤立发现了相同的突变。取代发生在 CG 超可变二核苷酸中。

.0003 无脑回，X连锁，1
皮质下层状异位，X连锁，包括
DCX、TYR125HIS

在患有 LISX/SCLH（300067）的家庭受影响成员中，des Portes 等人（1998）鉴定出 DCX 基因中的 788T-C 转变，导致 tyr125 到 his（Y125H）取代。

.0004 皮质下层状异位，X 连锁
DCX、IVS4、G-A、+1

在一名患有皮质下层状异位的女孩（300067）中，des Portes 等人（1998）在 DCX 基因内含子 4 的第一个核苷酸处鉴定出 G 到 A 的转变，导致外显子 4 的跳跃和移码。除了皮质下层状异位外，脑部 MRI 还显示扩大的无脑回-厚脑回和胼胝体完全发育不全。

.0005 无脑回，X 连锁，1
皮质下层状异位，X连锁，包括
DCX、ARG59LEU

在患有 LISX/SCLH（300067）的家庭受影响成员中，Gleeson 等人（1998）在 DCX 基因中发现了 C 到 A 的颠换，导致 arg59 到 leu（R59L）的取代。

.0006 无脑回，X连锁，1
皮质下层状异位，X连锁，包括
DCX、THR203ARG

在患有 LISX/SCLH（300067）的家庭受影响成员中，Gleeson 等人（1998）鉴定出 DCX 基因中的 C 至 G 颠换，导致 thr203 至 arg（T203R）取代。

.0007 无脑回，X 连锁，1
皮质下层状异位，X连锁，包括
DCX、SER47ARG

在患有 LISX/SCLH（300067）的家庭受影响成员中，Gleeson 等人（1998）发现 DCX 基因中存在 A 到 C 的颠换，导致 Ser 到 arg（S47R）的取代。

.0008 皮质下层状异位，X 连锁
DCX、2-BP INS、36AG

在患有皮质下层状异位的女性中（参见 300067），Gleeson 等人（1998）在 DCX 基因中发现了 2 bp 插入（36insAG），导致蛋白质在第 24 个氨基酸处被截短。

.0009 皮质下层状异位，X 连锁
DCX、2-BP DEL、684CT

在患有 SCLH 的女性中（参见 300067），Gleeson 等人（1998）在 DCX 基因中发现了 2 bp 缺失（684delCT），导致蛋白质在 240 个氨基酸处截短。

.0010 皮质下层状异位，X 连锁
DCX、2-BP DEL、691CT

在患有 SCLH 的女性中（参见 300067），Gleeson 等人（1998）在 DCX 基因中发现了一个从头 2 bp 缺失（691delCT），导致蛋白质在 240 个氨基酸处截短。

.0011 皮质下层状异位，X 连锁
DCX、ARG78HIS

Pilz 等人在一组 11 名男性患者中，8 名患有皮质下带状异位（参见 300067），3 名同时患有额叶巨回（PCH）和后 SBH（1999）鉴定出一名 PCH/SBH 混合的男孩，其 DCX 基因外显子 4 中携带从头 233G-A 转变，导致 arg78 到 his（R78H）取代。

.0012 皮质下层状异位，X 连锁
DCX、ARG89GLY

Pilz 等人在一名患有轻度皮质下带异位的男孩（参见 300067）及其轻度受影响的母亲中进行了研究（1999）在 DCX 基因的外显子 4 中发现了 264C-G 颠换，导致 arg89 到甘氨酸（R89G）的取代。

.0013 无脑回，X 连锁，1
皮质下层状异位，X连锁，包括
DCX、ARG196HIS

在患有 LISX/SCLH（300067）的家庭受影响成员中，Demelas 等人（2001）在 DCX 基因的外显子 5 中发现了 587G-A 突变，导致 arg196 替换为 his（R196H）。三兄弟均表现出小头畸形、轻度至中度发育迟缓、癫痫发作和其他神经系统异常，以及 MRI 上的典型无脑畸形。母亲和祖母被证明是突变携带者，母亲具有正常表型，包括正常的 MRI。在排除镶嵌现象和倾斜 X 失活后，Demelas 等人（2001）得出的结论是，母亲代表了 DCX 突变非外显的罕见病例。

.0014 无脑回，X 连锁，1
皮质下层状异位，X连锁，包括
DCX、ALA71SER

在表现出 LISX/SCLH（300067）典型特征的受影响家庭成员中，Aigner 等人（2003）在 DCX 基因中发现了 ala71-to-ser（A71S）突变。