粒头状 2； GRHL2

粒头果蝇，2 的同源物
麦穗头的兄弟；BOM
转录因子 CP2 样 3； TFCP2L3

HGNC 批准的基因符号：GRHL2

细胞遗传学位置：8q22.3 基因组坐标（GRCh38）：8:101,492,439-101,681,200（来自 NCBI）

▼ 说明

粒头样转录因子家族的成员，例如 GRHL2，在上皮形态发生和表皮发育中具有重要作用（Han et al., 2011）。

▼ 克隆与表达

Peters 等人通过对人类胎儿耳蜗 cDNA 文库进行 PCR 分析（2002）克隆了 GRHL2，他们将其称为 TFCP2L3。该基因包含一个 4,793 bp 的开放读码组，编码 625 个氨基酸的蛋白质，其 DNA 结合区与 TFCP2（189889）具有 34% 的同一性，总体同一性为 27%。对人体组织的 Northern 印迹分析检测到前列腺中有一个主要的 6.5-kb 转录物和一个次要的 8.4-kb 转录物。人类多组织Northern印迹分析证实，TFCP2L3在前列腺和胎盘中高表达，并且在多种上皮组织中也显示出较低水平的表达，例如胸腺、肾、肺、唾液腺、乳腺、和消化道。 Northern 印迹分析和原位杂交研究表明，小鼠 Tfcp2l3 在许多上皮组织中表达，包括耳蜗管内壁细胞。

通过 RT-PCR，Liskova 等人（2018）在 2 种不同的人角膜上皮细胞系中检测到 GRHL2 表达，但在角膜内皮细胞系或内皮组织或基质成纤维细胞中未检测到 GRHL2 表达。在对照个体的全层角膜样本中，免疫组织化学检测到上皮细胞核中存在 GRHL2，但在内皮或基质中未检测到 GRHL2。

▼ 基因结构

彼得斯等人（2002）确定GRHL2基因包含16个外显子。

▼ 测绘

彼得斯等人（2002）在染色体 8q22 上的 DFNA28 位点（608641）中鉴定出 GRHL2 基因。

▼ 基因功能

细胞寿命与端粒酶维持端粒长度有关，端粒酶是一种核糖核蛋白复合物，至少由蛋白质亚基 TERT（187270）和 RNA 模板（TERC; 602322）组成。陈等人（2010）发现 GRHL2 在培养的正常人角质形成细胞（NHK）的核部分中表达，但其核表达在细胞衰老过程中显着减少。 NHK 中 GRHL2 的异位过度表达增加了端粒酶活性，导致复制寿命显着延长，但并没有促进永生化。 GRHL2 增加 TERT 和细胞生长标志物的表达，包括 PCNA（176740）和灭活过度磷酸化 RB（614041）。 GRHL2 过表达还导致 GRHL1（609786）、GRHL3（608317）和许多参与角质形成细胞分化的基因下调。相反，GRHL2 的敲除抑制了 TERT 和 PCNA 的表达、端粒酶活性和细胞增殖。在人舌癌细胞系中，GRHL2 的敲低会导致上皮萎缩、上皮厚度减少和侵袭表型丧失。 GRHL2 表达细胞中 TERT 的敲低消除了 GRHL2 对细胞增殖的积极作用。 GRHL2 直接结合 SP1（189906）结合位点附近的 TERT 启动子区域，并抑制 CpG 岛的甲基化。 GRHL2 的敲低与 TERT 启动子高甲基化相关。陈等人（2010）得出结论，GRHL2 通过表观遗传机制增强角质形成细胞中 TERT 的表达，导致角质形成细胞增殖并延长细胞寿命。

Jacobs 等人使用 ATAC-seq 分析（2018）对一组近交果蝇菌株的开放染色质进行了分析，发现 Grh 结合位点可以因果地决定增强子大小区域的体内可及性，从而预测染色质可及性的潜在染色质调节剂的存在。在果蝇眼触角盘中，对 Grh 结合位点占用情况的评估表明，每当具有 Grh 基序的区域可接近时，Grh 就会稳定地结合在那里，这表明 Grh 在上皮细胞的可接近染色质景观中发挥着关键作用。进一步分析表明，Grh 结合位点对于增强子可及性是必需的，Grh 结合会打开其目标增强子，但不会直接激活它们。进化保守分析确定了一些候选共转录因子，例如无调性（Ato；参见 601461），表明通过 Grh 结合引发的增强子的活性需要招募其他因子。功能丧失和功能获得实验表明，Grh 的缺失会导致 DNA 可及性的丧失，但异位表达可以恢复这种情况，这表明 Grh 是一种“先锋因子”。这足以直接、特异地打开不同组织中的目标区域。对 Grh 基序周围局部序列背景的研究表明，与其他先锋因子一样，Grh 优先结合与核小体具有高内在亲和力的区域中的 DNA 位点。雅各布斯等人（2018）表明 3 个 Grh 样转录因子 GRHL1、GRHL2 和 GRHL3 在人类细胞中具有相似的功能。

▼ 分子遗传学

常染色体显性遗传性非综合征性耳聋 28

在一个患有常染色体显性遗传性进行性非综合征性感音神经性听力损失（DFNA28；608641）的美国大家庭中，Peters 等人（2002）发现了 GRHL2 基因的突变（608576.0001）。

Vona 等人在一个 5 代大家庭的受影响成员中，将常染色体显性遗传性舌后听力损失与发病和进展年龄差异很大的情况分开（2013）鉴定了 GRHL2 基因剪接位点突变的杂合性（608576.0002）。

外胚层发育不良/身材矮小综合症

在来自 2 个不相关的近亲科威特家庭的受影响个体中，患有身材矮小和外胚层缺陷（ECTDS; 616029），Petrof 等人（2014）鉴定了 GRHL2 基因 Y398H（608576.0003）和 I482K（608576.0004）中 2 个不同错义突变的纯合性。这些突变在每个家族中随疾病而分离，但在对照中并未发现。

后部多形性角膜营养不良 4

Liskova 等人在 4 个患有后部多形性角膜营养不良（PPCD4; 618031）的捷克家庭和 2 个英国家庭中（2018）鉴定了 GRHL2 基因内含子 1 突变的杂合性（参见例如 608576.0005 和 608576.0006），这些突变与疾病分离，并且在公共变异数据库中未发现。功能分析表明，与野生型GRLH2相比，突变体显着增加了内含子1调控区的启动子活性。

关联待确认

有关 GRHL2 基因变异与年龄相关听力障碍之间可能关联的讨论，请参阅 612448。

▼ 动物模型

Han 等人使用基因陷阱策略（2011）培育出 Grhl2b 基因被破坏的斑马鱼品系。纯合 Grhl2b 突变体胚胎看起来非常正常，包括明显正常的耳囊模式和规格以及毛细胞的分化。然而，Grhl2b 突变胚胎具有增大的耳囊、较薄的耳上皮以及较小或消除的耳石。随后，Grhl2b突变鱼表现出异常的游泳行为，与野生型相比，存活率降低。斑马鱼中吗啡啉介导的 Grhl2b 敲低导致了类似的耳发育缺陷。韩等人（2011）发现斑马鱼 Grhl2b 是顶端连接蛋白claudin-b（参见 CLDN4；602909）和基底外侧连接蛋白 Epcam（185535）正常耳表达所必需的。野生型小鼠或人 GRHL2 的过表达，但不包括具有 1609insC 突变的人 GRHL2（608576.0001），可以挽救 Grhl2b 突变体胚胎中的claudin-b 和 Epcam 表达以及耳发育。韩等人（2011）的结论是，虽然 Grhl2b 在发育中的斑马鱼中广泛表达，但它对于内耳发育至关重要。

▼ 等位基因变异体（6 个精选示例）：

.0001 耳聋，常染色体显性遗传 28
GRHL2，1-BP INS，1609C

Peters 等人在一个患有常染色体显性遗传性进行性非综合征性感音神经性听力损失（DFNA28; 608641）的美国大家庭的受影响成员中（2002）在 GRHL2 基因 1609insC 的外显子 14 中发现了 1-bp 插入，导致在 10 个新密码子之后出现移码，并带有提前终止密码子。

.0002 常染色体显性耳聋 28
GRHL2、IVS9AS、G-A、-1

在一个 5 代大家庭的受影响成员中，常染色体显性遗传性舌后听力损失与发病和进展年龄差异很大（DFNA28；608641），Vona 等人（2013）鉴定了 GRHL2 基因内含子 9 中 c.1258-1G-A 转变的杂合性，创建了一个新的 3 素 AG 剪接位点，该位点在 3 素方向上仅移动 1 个核苷酸，从而导致杂合性缺失外显子 10 中的第一个鸟嘌呤，并预测外显子 13 中的提前终止密码子（Gly420GlufsTer111）。该突变在先证者受影响的母亲中以杂合性存在，但在其未受影响的父亲中未发现，并且在其他 4 名患有听力损失的家庭成员以及 2 名 44 岁以下未患有听力损失的家庭成员中检测到。但出现听力损失。

.0003 外胚层发育不良/身材矮小综合症
GRHL2、TYR398HIS

Petrof 等人在来自科威特近亲家庭的一对患有外胚层发育不良/身材矮小综合征（ECTDS; 616029）的兄弟姐妹中（2014）鉴定了 GRHL2 基因外显子 9 中 c.1192T-C 转变的纯合性，导致 DNA 结合域内 tyr398 到 his（Y398H）的取代。在未受影响的家庭成员、260 个种族匹配的对照、大约 1,200 个对照内部外显子组或 1000 个基因组计划数据库中均未发现该突变。

.0004 外胚层发育不良/身材矮小综合症
GRHL2、ILE482LYS

Petrof 等人在科威特一个近亲血缘家庭中的 2 名姐妹以及来自 2 个同胞的姐妹和兄弟中患有外胚层发育不良/身材矮小综合征（ECTDS; 616029）（2014）鉴定了 GRHL2 基因外显子 11 中 c.1445T-A 颠换的纯合性，导致 DNA 结合域内发生 ile482 至 lys（I482K）取代。在未受影响的家庭成员、260 个种族匹配的对照、大约 1,200 个对照内部外显子组或 1000 个基因组计划数据库中均未发现该突变。培养的患者角质形成细胞中的定量 PCR 显示表达减少，全细胞裂解物的免疫印迹显示 GRHL2 的量显着减少或检测不到。永生化患者角质形成细胞的共聚焦显微镜显示，与野生型细胞相比，I482K 突变细胞具有较小的立方形、拉长的表型，并且无法形成完整的细胞连接。与对照组相比，粘附连接处的 E-钙粘蛋白（CDH1；192090）和紧密连接处的 zona occlusionns-2（TJP2；607709）的细胞膜标记有所减少。突变体 GRHL2 染色显示碎片化的点状核定位，而不是像野生型 GRHL2 那样定位于细胞-细胞接触区域和细胞核内。

.0005 角膜营养不良，后多形性，4
GRHL2、IVS1、G-T、+544

Liskova 等人在患有后部多形性角膜营养不良（PPCD4; 618031）的 4 个捷克家庭（C15、C23、C26 和 C33）中（2018）鉴定了 GRHL2 基因内含子 1 保守启动子区域内 c.20+544G-T 颠换（c.20+544G-T, NM_024915）（chr8:101,493,333G-T, GRCh38）的杂合性，涉及特定已知是二价组蛋白修饰位点的碱基以及标记 DNase I 超敏感位点和 CTCF 结合位点的位置。在其中 3 个家族中，突变随疾病而分离，单倍型分析表明该突变来自共同的祖先；在第四个家族（C33）中，该突变被证明是在先证者中从头出现的。在 gnomAD、1000 基因组计划、UK 10K、GoNL 或 Kaviar 数据库中未发现该突变。转染的 HEK293 细胞中的功能分析表明，与野生型 GRHL2 相比，突变体显着增加了内含子 1 调控区的启动子活性。对 C23 家族受影响个体的全层角膜样本进行免疫组织化学分析，发现内皮细胞核中存在 GRHL2 异位表达。此外，在患者和对照角膜组织之间观察到的上皮、间质和内皮标记物水平的差异表明PPCD4内皮细胞正在转变为上皮样细胞类型或已经分化。

.0006 角膜营养不良，后多形性，4
GRHL2、IVS1、1-BP DEL、+133A

Liskova 等人在来自英国家庭（B5）的一对患有后部多形性角膜营养不良（PPCD4; 618031）的姐妹和兄弟中（2018）鉴定了 GRHL2 基因内含子 1 保守调控区内 1 bp 缺失（c.20+133delA, NM_024915）（chr8:101,492,922delA, GRCh38）的杂合性。在他们未受影响的母亲或姐妹以及 210 名捷克对照者中均未发现这种突变；无法获得他们未受影响的已故父亲的 DNA。转染的 HEK293 细胞中的功能分析表明，与野生型 GRHL2 相比，突变体显着增加了内含子 1 调控区的启动子活性。