生长因子 1， 孤立； GFI1

ZNF163

HGNC 批准的基因符号：GFI1

细胞遗传学位置：1p22.1 基因组坐标（GRCh38）：1:92,473,043-92,486,925（来自 NCBI）

▼ 说明

GFI1 是一种转录抑制因子，在 T 细胞分化过程中被短暂诱导。 GFI1 在增强 T 辅助细胞 2（Th2） 细胞扩增和抑制 Th17（参见 IL17A; 603149）和 CD103（ITGAE; 604682） 阳性诱导性调节性 T（Treg） 细胞的诱导方面发挥着关键作用（Zhu et al., 2009 ）。

▼ 克隆与表达

由莫洛尼鼠白血病病毒（Mo-MuLV） 诱导的大鼠 T 细胞淋巴瘤在细胞培养物中的生长依赖于白细胞介素 2（IL2；147680）。吉尔克斯等人（1993） 在无 IL-2 的培养基中培养 Mo-MuLV 诱导的大鼠 T 细胞淋巴瘤系，以选择不依赖 IL2 的突变体。在选择了不依赖 IL2 的表型后，他们克隆了该基因的全长 cDNA，用 Gfi1 表示“生长因子孤立性 1”。他们推测GFI1蛋白可能参与IL-2与其受体相互作用后发生的事件。事实上，GFI1 蛋白可能调节 T 细胞细胞周期 S 期的基因表达。

▼ 基因功能

诺洛等人（2000） 鉴定并描述了果蝇“无意识”的特征（sens） 蛋白，与人类 GFI1 蛋白具有同源性。他们发现，sens 基因是果蝇胚胎和成体周围神经系统（PNS）大多数细胞类型正常发育所必需的。 Sens 是一种具有 4 个锌指的核蛋白，在感觉器官前体（SOP） 中表达并为正确的原神经基因表达所必需。它与 GFI1 蛋白的锌指结构域具有 87% 的氨基酸同一性。许多外胚层细胞中 Sens 的异位表达引起 PNS 外部感觉器官形成的诱导，并能够重建异位原神经场。因此，sens对于PNS的发展既是必要的也是充分的。这些数据表明原神经基因激活 sens 表达。然后，Sens 又需要进一步激活和维持原神经基因表达。这种反馈机制对于果蝇 SOP 中原神经基因表达的选择性增强和维持至关重要。

Liu 和 Cowell（2000） 克隆并表征了人类 GFI1 启动子。他们发现其核苷酸序列富含GC，并且不包含典型的TATA或CAAT框。计算机预测表明 2 个 Sp1 位点中的任何一个都可能作为转录起始位点。

Zhu 等人使用 IL4（147780） 刺激和未刺激的小鼠 Cd4 T 细胞的微阵列分析（2002） 鉴定出 Gfi1（一种 Stat6（601512） 依赖性转录抑制因子）是一种强烈诱导的立即早期基因，可在 Th2 细胞极化过程中促进增殖。逆转录病毒感染延长 Gfi1 表达导致 Il2（147680） 诱导的 Stat5（STAT5A; 601511） 磷酸化增强并抑制 p27（Kip1）（CDKN1B; 600778） 表达，以及更大的增殖。朱等人（2002） 得出结论，GFI1 与 GATA3（131320） 合作，在 IL4 驱动的 CD4 T 细胞增殖中发挥重要作用。

正如后面所指出的，通过基因靶向产生的 Gfi1 缺陷小鼠是中性粒细胞减少症。此外，Person 等人（2003） 证明可遗传的 GFI1 突变会导致人类中性粒细胞减少症。这些病例中的突变 GFI1 无法抑制编码中性粒细胞弹性蛋白酶的 ELA2（130130），其突变是遗传性人类中性粒细胞减少症综合征的主要原因。在患有 GFI1 突变的小鼠和人类中，骨髓祖细胞无法分化为成熟的中性粒细胞，导致单核细胞和混合了单核细胞和粒细胞特征的异常细胞的积累。已知只有 1 个细胞启动子会被 GFI1 抑制，即抗凋亡因子 BAX（600040）。为了鉴定体内造血过程中 GFI1 调节的基因，Duan 和 Horwitz（2003） 进行了大规模染色质免疫沉淀（ChIP） 测定。他们发现 GFI1 与一组功能多样的基因结合，在造血分化过程中协同作用。

霍克等人（2004）报道GFI1限制造血干细胞的增殖。通过 5-溴脱氧尿苷掺入和细胞周期分析评估，GFI1 缺失后，造血干细胞显示出较高的增殖率。 Gfi1缺失造血干细胞在竞争性再增殖和连续移植测定中功能受损，并且在用Gfi1缺失胚胎干细胞产生的小鼠嵌合体的骨髓中迅速被击败。霍克等人（2004） 得出结论，GFI1 对于限制造血干细胞增殖和保持功能完整性至关重要。

Zeng 等人使用小鼠突变体（2004）表明Gfi1在造血干细胞和造血祖细胞亚群中差异表达，并且Gfi1的缺失导致干细胞和前体细胞频率的显着改变。功能分析表明，Gfi1 通过限制干细胞增殖，维持移植宿主造血干细胞的自我更新、多谱系分化和造血功能的有效重建。

Saleque 等人通过小鼠和人类细胞的共免疫沉淀测定（2007） 表明 LSD1（AOF2; 609132）、COREST（RCOR; 607675）、HDAC1（601241） 和 HDAC2（605164） 在内源复合物中与 GFI1 和 GFI1B（604383） 相互作用。 GFI1 和 GFI1B 的 N 端 SNAG 抑制域是它们与 COREST 和 LSD1 关联所必需的。小鼠 Gfi1b 将这些辅助因子招募到体内的大多数靶基因启动子中。抑制 Corest 和 Lsd1 会扰乱小鼠红系细胞、巨核细胞和粒细胞以及原代红系祖细胞的分化。 Lsd1 耗竭以谱系特异性模式去抑制 GFI 靶点，同时相应启动子处的组蛋白 3（参见 602810）lys4 甲基化增强。萨利克等人（2007） 得出的结论是，GFI 复合物催化其靶标的连续组蛋白修饰，导致其分级沉默。

诺斯科特等人（2014） 描述了一系列普遍存在的、高度不同的基因组结构变异，仅限于儿童髓母细胞瘤的第 3 组和第 4 组（参见 155255），导致生长因子非依赖性 1 家族原癌基因 GFI1 和 GFI1B 的特异性且相互排斥的激活。体细胞结构变异将来自这些基因的编码序列与活性增强子元件（包括超级增强子）相邻，从而激发致癌活性。诺斯科特等人（2014） 得出的结论是，他们的结果在小鼠模型证据的支持下，将 GFI1 和 GFI1B 确定为重要的髓母细胞瘤癌基因，并暗示“增强子劫持”。作为驱动儿童癌症中癌基因激活的有效机制。

▼ 测绘

贝尔等人（1995）通过连锁分析将GFI1基因定位到小鼠5号染色体，并通过荧光原位杂交将GFI1基因定位到大鼠染色体14p22和人类染色体1p22。使用作图面板印迹确认了 1 号染色体的归属。

▼ 分子遗传学

缺乏转录抑制癌蛋白 Gfi1 的小鼠出人意料地出现中性粒细胞减少症（Karsunky 等，2002；Hock 等，2003）。人等人（2003） 在没有 ELA2（130130） 突变的个体中筛选 GFI1 作为与中性粒细胞减少症相关的候选者，ELA2（130130） 是常染色体显性遗传性严重先天性中性粒细胞减少症（SCN1; 202700） 的最常见原因。他们发现显性失活锌指突变（N382S，600871.0001；K403R，600871.0002）使转录抑制活性失效。该表型还包括免疫缺陷淋巴细胞和似乎不成熟的循环骨髓细胞群的产生。他们通过染色质免疫沉淀、凝胶位移、报告基因检测和中性粒细胞减少症患者体内 ELA2 表达升高表明，GFI1 抑制 ELA2，从而将这 2 个基因连接到参与骨髓分化的共同途径中。 Person 等人在中性粒细胞减少症病例中发现的 2 个氨基酸取代（2003） 涉及不同物种中 Gfi1 同源物中相同的氨基酸，并且在旁系同源物 GFI1B 中也保守。 N382S 突变发现于 SCN2 家族受影响成员（613107） 中，K403R 突变发现于成人非免疫性慢性特发性中性粒细胞减少症（607847） 个体中。

Armistead 等人对一名患有周期性中性粒细胞减少症和童年时期出现的反复感染的 25 岁男性进行了研究（2010） 鉴定了 GFI1 基因中 N382S 突变与 K403R 突变顺式发生的杂合性。父母双方均不存在突变；先证者没有兄弟姐妹。免疫学检查显示，T 细胞受体刺激后淋巴细胞增殖没有异常，但 T 细胞发育略有异常，与对照组相比，幼稚 T 细胞数量增加，中枢记忆和效应 T 细胞数量减少。对患者粒细胞的分析显示中性粒细胞弹性蛋白酶（ELANE；130130）的细胞内位置异常，主要位于初级颗粒之外。阿米斯特德等人（2010） 指出 ELANE 的异常表达可能触发未折叠蛋白反应并导致细胞凋亡。该患者也是 HLA-A2+（参见 142800），并且有 PRTN3（177020） 阳性细胞毒性 T 细胞的证据，表明对骨髓细胞具有特异性自身免疫。这种自身免疫特征与该患者表型的周期性性质一致。

▼ 动物模型

卡辛​​基等人（2002） 发现 Gfi1 在淋巴系统外的粒细胞和活化的巨噬细胞中表达，这些细胞介导先天免疫（即非特异性免疫）。他们培育了 Gfi1 缺陷小鼠（Gfi1 -/-），并表明这些动物严重中性粒细胞减少，并且在血液和骨髓中积聚未成熟的单核细胞。在用粒细胞集落刺激因子（138970） 刺激后，它们的骨髓前体细胞无法分化为粒细胞，但可以发育成成熟的巨噬细胞。他们发现，当用细菌脂多糖刺激时，Gfi1 缺失动物的巨噬细胞会产生更高水平的炎症细胞因子，例如肿瘤坏死因子（191160）、白细胞介素 10（124092） 和白细胞介素 1-β（147720），并且Gfi1缺失小鼠会死于野生型小鼠能够耐受的低剂量内毒素。他们得出的结论是，Gfi1 影响骨髓前体细胞分化为粒细胞或单核细胞，并起到限制炎症免疫反应的作用。

POU4F3 基因（602460） 的突变是人类常染色体显性非综合征性进行性听力损失（DFNA15; 602459） 的基础。 Hertzano 等人通过比较胚胎第 16.5 天野生型和 Pou4f3 突变型耳聋小鼠的内耳基因表达谱（2004）确定GFI1基因是Pou4f3调控的靶基因。 Pou4f3 的缺陷导致 Gfi1 表达水平降低，并且 Gfi1 mRNA 丰度的动态变化与 Pou4f3 的表达模式密切相关。免疫组织化学和超微结构分析表明，Gfi1 的缺失导致外毛细胞变性，这与 Pou4f3 突变体中观察到的情况相当。赫扎诺等人（2004） 得出结论，GFI1 是毛细胞特异性转录因子的第一个下游靶标，他们认为 Pou4f3 突变体中的外毛细胞变性可能很大程度上或完全是 GFI1 表达丧失的结果。

朱等人（2006） 通过生成条件性 Gfi1 敲除小鼠，测试了外周 T 细胞中 Gfi1 的生理功能。在体外和体内，Gfi 的缺失会损害 Th2 细胞的增殖并增加 Th2 细胞的凋亡，但不会增加 Th1 细胞对 Il2 的反应。 Stat5 的过度表达未能恢复 Gfi1 缺陷细胞中正常的 Th2 扩增。感染曼氏血吸虫的突变小鼠产生 IL4（147780） 的细胞频率降低，而对弓形虫的 Th1 反应未受影响。

朱等人（2009） 培育了条件性基因敲除小鼠，其中仅 T 细胞中的 Gfi1 被删除。染色质免疫沉淀、流式细胞术和 RT-PCR 分析表明突变小鼠中 Th2 细胞扩增存在缺陷，并且 Ifng（147570） 产量增强。 Il4 诱导的 Gfi1 表达抑制 Il17（603149） 的产生，但不抑制用 Tgfb（190180） 加 Il6（147620） 引发的细胞中 Ror-γ-t（602943） 的诱导。 Gfi1 还限制了 Tgfb 介导的诱导性 Treg 细胞的分化。在没有 Gfi1 的情况下，表达 Cd103 和 Foxp3（300292） 的天然 Treg 细胞的百分比增加。 Gfi1 表达也被 Tgfb 下调。朱等人（2009） 得出结论，GFI1 在增强 Th2 细胞扩增以及 Th17 和 Cd103 阳性诱导性 Treg 细胞分化的表观遗传调控中发挥着关键作用。

Ordonez-Rueda 等人利用 N-乙基-N-亚硝基脲（ENU） 诱变（2012） 建立了一种中性粒细胞减少症小鼠模型，称为 Genista，该模型是由 Gfi1 基因中的 cys318 到 tyr（C318Y） 突变引起的。该突变破坏了 Gfi1 中第三个锌指结构域的核心 C2H2 组件。 Genista小鼠的存活率正常，体重没有下降，并且不像Gfi1 -/- 小鼠那样需要长期抗生素治疗。与野生型小鼠相比，Genista 小鼠的淋巴细胞发育以及 T 细胞和 B 细胞功能显示出有限的缺陷，但骨髓（BM） 细胞却表现出各种缺陷。特别是，少量非典型 Cd11b（ITGAM; 120980） 阳性/Ly6g 中性粒细胞从 BM 释放到 Genista 小鼠的循环中，导致自身抗体诱导的关节炎、免疫复合物介导的肺泡炎和感染易感性增加。

盖斯勒等人（2018） 发现饲养条件，特别是病原体暴露，决定了 Gfi1 -/- 小鼠的体重和存活率。 Gfi1 -/- 小鼠的骨量较低，具体取决于特定的病原体负荷，而低骨量是骨细胞活性低或高的结果，具体取决于病原体暴露的时间点。暴露于病原体的 Gfi1 -/- 小鼠中，低骨细胞活性导致骨质疏松，而高骨细胞活性则导致骨质减少。病原体接触的增加对 Gfi1 -/- 小鼠的淋巴细胞产生产生负面影响。然而，这种缺陷在无病原体条件下繁殖后并未得到修复，这表明 Gfi1 -/- 小鼠骨组织的改变并不是病原体诱导的血细胞产生差异的直接结果。相反，Gfi1 的缺失会诱导对病原体暴露的慢性炎症反应，从而促进破骨细胞生成并降低突变小鼠的存活率。

慕尼黑等人（2020） 利用患者来源的 GFI1 转录因子突变生成了人类严重先天性中性粒细胞减少症的小鼠模型。为了确定这些突变的影响，Muench 等人（2020） 生成了具有连接表位的粒细胞生成基因组状态的单细胞参考，将突变细胞与其野生型细胞进行比对，并鉴定了差异表达的基因和表观遗传位点。作者发现，随着细胞经历连续的分化状态，GFI1 靶基因会依次改变。慕尼黑等人（2020） 得出的结论是，他们的见解促进了粒细胞规范的基因拯救，但不促进先天免疫效应功能的后缺陷，并强调了评估每个相关蜂窝状态中突变和治疗效果的重要性。

▼ 等位基因变异体（2 个选定示例）：

.0001 中性粒细胞减少症，严重先天性，2，常染色体显性遗传
GFI1、ASN382SER

人等人（2003） 在患有严重先天性中性粒细胞减少症（SCN2; 613107） 的 4 个月大男孩中，发现 GFI1 基因中的杂合 1412A-G 转变导致第五锌指中的 asn382 到 Ser（N382S） 替换，该男孩患有严重先天性中性粒细胞减少症（SCN2; 613107）。中性粒细胞计数为零且单核细胞增多。这种突变与他 3 岁的同父异母兄弟和他们的父亲分离，后者也受到同样的影响，而他们的父亲在童年时期患有反复肺炎和化脓性脓肿。无法获得父亲童年时期的血细胞计数，但在 27 岁时，他的中性粒细胞计数较低，单核细胞计数较高。他的外周血显示出一群似乎不成熟的骨髓细胞。其培养的外周血的骨髓集落形成潜力低于正常值，但红细胞集落形成潜力低于正常值；非红细胞集落完整地分化为单核细胞或巨噬细胞，但具有过量的骨髓前体细胞，但没有成熟的中性粒细胞。 CD4 T淋巴细胞的绝对细胞数减少。此外，B淋巴细胞也减少。父亲和大儿子的外周血淋巴细胞表现出相似的趋势，与正常个体相比，在植物血凝素、同种异体抗原和白色念珠菌刺激后，两人对 3H-胸苷的摄取均较差。尽管如此，该儿童仍具有足够的免疫循环滴度，并且所有免疫球蛋白同种型都存在于他的血清中，这表明尽管数量和激活潜力有所减少，但 T 和 B 淋巴细胞群仍具有功能。人等人（2003） 证明 GFI1 抑制 ELA2（130130），ELA2 在大多数常染色体显性严重先天性中性粒细胞减少症病例中发生突变，将这 2 个基因连接在参与骨髓分化的共同途径中。

Armistead 等人对一名患有周期性中性粒细胞减少症和从童年开始反复感染的 25 岁男性进行了研究（2010） 鉴定了 N382S 突变的杂合性。他也是 K403R 突变（600871.0002） 的杂合子，该突变存在于同一等位基因上。父母双方均不存在突变；先证者没有兄弟姐妹。免疫学检查显示，T 细胞受体刺激后淋巴细胞增殖没有异常，但 T 细胞发育略有异常，与对照组相比，幼稚 T 细胞数量增加，中枢记忆和效应 T 细胞数量减少。对患者粒细胞的分析显示中性粒细胞弹性蛋白酶（ELANE；130130）的细胞内位置异常，主要位于初级颗粒之外。阿米斯特德等人（2010） 指出 ELANE 的异常表达可能触发未折叠蛋白反应并导致细胞凋亡。该患者也是 HLA-A2+（参见 142800），并且有 PRTN3（177020） 阳性细胞毒性 T 细胞的证据，表明对骨髓细胞具有特异性自身免疫。这种自身免疫特征与该患者表型的周期性性质一致。

.0002 成人非免疫性慢性特发性中性粒细胞减少症（1 名患者）
GFI1、LYS403ARG

成人非免疫性慢性特发性中性粒细胞减少症（NI-CINA; 607847） 表现为比严重先天性中性粒细胞减少症更轻微的中性粒细胞减少症（参见 SCN2, 613107），在成人中诊断，并且在一部分患者中也易患白血病（Papadaki 等人） .，2002）。人等人（2003） 鉴定了 GFI1 中 1475A-G 转变的杂合性，导致第六个锌指中的氨基酸取代 lys403 至 arg（K403R）。该患者 10 年前被发现患有中性粒细胞减少症，此后中性粒细胞计数持续偏低，单核细胞升高。对获得性原因的分析结果显示阴性，包括药物暴露和自身免疫血清学（抗核抗原、抗双链 DNA、抗多形核白细胞和抗类风湿因子的抗体）。人们不知道她的血细胞计数是否正常。无感染并发症史。没有在世的近亲。