Runt 相关转录因子 2; RUNX2

核心结合因子、RUNT 结构域、α 亚基 1；CBFA1
AML3 基因；AML3
PEBP2-α-A
OSF2

HGNC 批准的基因符号：RUNX2

细胞遗传学定位：6p21.1 基因组坐标（GRCh38）：6:45,328,329-45,551,081（来自 NCBI）

▼ 说明

RUNX2 基因编码 Runt 相关转录因子，属于 RUNX 基因家族的一部分（参见 RUNX1, 151385 和 RUNX3, 600210）。RUNX 转录因子由 RUNX1、RUNX2 和 RUNX3 基因编码的 α 亚基（通过 Runt 结构域与 DNA 结合）和 CBFB 基因（121360）编码的 β 亚基组成，CBFB 基因（121360）增加 α 亚基对 DNA 的亲和力，但其本身不与 DNA 结合。这些蛋白质具有保守的 128 个氨基酸 Runt 结构域，之所以如此命名是因为它与配对规则基因 runt 同源，该基因在果蝇的分段身体模式中发挥作用。RUNX2在成骨细胞分化和生长板软骨肥大、细胞迁移和骨血管侵袭中起主要作用；在血管内皮细胞、乳腺癌细胞中表达，和前列腺癌细胞；与动脉粥样硬化病变中的血管钙化有关；并在成人骨髓、胸腺和外周淋巴器官中表达（Cohen 综述，2009）。

▼ 克隆和表达

Levanon 等人（1994）分离并表征了对应于 3 个人类“runt 结构域”的 cDNA，其中包含基因 AML1（RUNX1; 151385）、CBFA3（RUNX3; 600210）和 CBFA1。除了高度保守的矮结构域的同源性之外，在蛋白质的其他部分也观察到广泛的序列相似性。他们发现 CBFA1 是小鼠 PEBP2 的一个成分（即 PEBP2A）的人类同源物（参见 Okawa 等人（1993））。在小鼠中，PEBP2（也称为核心结合因子）是由 2 个多肽组成的异二聚体：α（DNA 结合亚基）和 β（PEBP2B；121360），它与 α 亚基结合并增强其与 DNA 的亲和力。张等人（1997）克隆了PEBP2A基因。

杜西等人（1997）克隆了编码 Cbfa1 的 cDNA，它编码一种与骨钙素启动子中的成骨细胞特异性顺式作用元件（称为 OSE2）结合的蛋白质（112260）。他们表明，Cbfa1 是一种成骨细胞特异性转录因子，也是成骨细胞分化的调节因子。CBFA1基因也用OSF2表示。杰弗里等人（1998）由于外显子 8 周围的选择性剪接事件影响了蛋白质的转录活性，发现了 2 个 OSF2/CBFA1 cDNA。Northern印迹分析表明，人OSF2/CBFA1的表达仅限于成骨细胞。

特里等人（2004）鉴定了小鼠和人类 RUNX2 剪接变体，编码多达 12 个 RUNX2 同工型。他们报告了 2 个替代启动子区域和起始密码子、编码中央不变 DNA 结合 Runt 结构域的外显子之后的替代剪接、以及编码不同 C 末端结构域的 2 个替代 3 引物外显子。一个由 180 个氨基酸组成的 C 端结构域包含一个核基质靶向信号（NMTS）、一个抑制结构域和一个 C 端保守基序。200 个氨基酸的替代 C 端结构域包含富含脯氨酸的序列和亮氨酸拉链样基序。不稳定的 PEST 序列由两个交替的 3 素末端外显子编码。

▼ 基因功能

Ziros 等人（2002）研究了机械负荷与成骨细胞分化和功能之间的关系。他们发现，培养的人成骨细胞的低水平机械变形（拉伸）直接上调了 CBFA1 的表达和 DNA 与成骨细胞特异性顺式作用元件 2（OSE2）的结合，OSE2 存在于成骨细胞特异性基因的启动子区域。有丝分裂原激活蛋白激酶（MAPK）级联的拉伸触发激活，包括 JNK1（601158）和 JNK2（602896）的快速诱导以及 ERK1（601795）和 ERK2（176948）的更持续诱导。齐罗斯等人（2002）发现证据表明 CBFA1 和 ERK2 发生物理相互作用，导致 CBFA1 磷酸化并增强其转录活性。

金等人（2003）发现 Stat1（600555）缺陷小鼠的骨形成增强并加速成骨细胞分化，从而导致骨量增加。Runx2 DNA 结合活性在 Stat1 突变成骨细胞中上调。金等人（2003）确定 Stat1 与细胞质中潜在形式的 Runx2 相互作用，从而抑制 Runx2 的核定位及其核转录活性。他们表明，Stat1-Runx2 相互作用不需要 tyr701 上 Stat1 的磷酸化（这是 Stat1 转录活性所必需的），并且不需要干扰素（参见 IFNG；147570）信号传导。金等人（2003）得出结论，RUNX2 的骨重塑因潜在的 STAT1 隔离在细胞质中而减弱。

郑等人（2003）在人类、小鼠和鸡 COL10A1 基因的启动子区域内鉴定了多个功能性 RUNX2 结合位点（120110）。在转基因小鼠细胞中，Runx2 有助于 Col10a1 启动子的反式激活。此外，在 Runx2 杂合小鼠中观察到 Col10a1 表达降低和软骨细胞肥大改变，而在 Runx2 缺失小鼠中几乎检测不到 Col10a1。

斯坦等人（2004）回顾了哺乳动物 Runx 蛋白在成骨中的功能。他们表示，Runx2 是主要的成骨主开关，而 Runx1 和 Runx3 在骨细胞中表达，似乎支持骨细胞的发育和分化。斯坦等人（2004）描述了Runx2在成骨细胞发育过程中骨钙素基因启动子结构修饰中的作用。他们得出的结论是，RUNX2充当控制骨骼基因表达的核酸和调节因子的整合、组织和组装的支架。

比亚莱克等人（2004）确定 Twist 蛋白在小鼠骨骼发育过程中短暂抑制 Runx2 功能。Twist1（601622）和 Twist2（607556）在发育早期在整个骨骼的 Runx2 表达细胞中表达，并且成骨细胞特异性基因表达仅在其表达减少后才发生。Twist1 和 Runx2 缺失的双杂合子在 Runx2 +/- 小鼠中未观察到颅骨异常，Twist2 无效背景挽救了 Runx2 +/- 小鼠的锁骨表型，Twist1 或 Twist2 缺陷导致过早成骨细胞分化。Twist 蛋白的抗成骨功能是由 Bialek 等人的结构域介导的（2004）称之为 Twist box，它与 Runx2 DNA 结合域相互作用以抑制其功能。

藤田等人（2004）研究了 Runx2 在小鼠成骨细胞和间充质干细胞分化中的作用。他们提供的证据表明，Runx2 和磷脂酰肌醇 3-激酶（参见 PIK3CG；601232）-Akt（参见 164730）信号在成骨细胞和软骨细胞分化和迁移的调节中相互依赖。

特里等人（2004）确定含有 180 个或 200 个氨基酸 C 端结构域的 RUNX2 同工型能够结合规范的 Runx DNA 靶序列。

成骨细胞增殖和分化之间的反比关系已得到充分证明。托马斯等人（2004）发现 Runx2（哺乳动物细胞中成骨细胞分化的主要调节因子）在 7 个哺乳动物骨肉瘤细胞系中的 6 个中被破坏。人骨肉瘤的免疫组织化学分析表明，随着肿瘤失去成骨分化，p27（KIP1）（CDKN1B；600778）的表达也消失。托马斯等人（2004）发现 Runx2 的异位表达通过 p27（KIP1）诱导的 S 期细胞周期蛋白复合物的抑制诱导生长停滞，随后 RB1 蛋白（614041）去磷酸化和 G1 细胞周期停滞。他们得出的结论是，RUNX2 通过 RB1 和 p27（KIP1）依赖性机制在成骨细胞中建立终末分化状态，而这些机制在骨肉瘤中被破坏。

哈桑等人（2004）发现 Msx2（123101）、Dlx3（600525）、Dlx5（600028）和 Runx2 调节小鼠胚胎中骨钙素（OC）（BGLAP; 112260）的表达，因此与骨形成的控制有关。Msx2 与转录抑制的 OC 染色质相关，Dlx3 和 Dlx5 与 Runx2 一起启动 OC 转录。在第二次调节转换中，Dlx3 关联减少，Dlx5 募集增加，与成骨细胞分化的矿化阶段一致。OC 启动子中 Dlx3 和 Dlx5 的出现与 RNA 聚合酶 II 占据增加所代表的转录增加相关。

杨等人（2007）证实哺乳动物 RUNX2 不仅通过调节 RNA Pol II（参见 180660）转录的基因来控制谱系定型和细胞增殖，而且还充当 RNA Pol I（参见 602000）介导的核糖体 RNA（rRNA）合成的阻遏物。在浓缩的有丝分裂染色体内，Young 等人（2007）发现 RUNX2 保留在 rRNA 基因所在的核仁组织区的大离散焦点中。这些 RUNX2 染色体灶与开放染色质相关，与 RNA Pol I 转录因子 UBF1（600673）共定位，并在间期期间在 rRNA 合成位点转变为核仁。核糖体 RNA 转录和蛋白质合成因基因消融或 RNA 干扰导致的 RUNX2 缺陷而增强，而 RUNX2 的诱导则特异性且直接地抑制 rDNA 启动子活性。RUNX2 形成含有 RNA Pol I 转录因子 UBF1 和 SL1 的复合物（参见 604903），在体内与这些因子共同占据 rRNA 基因启动子，并影响 rDNA 调控区域的局部染色质组蛋白修饰。因此，RUNX2 是细胞命运、增殖和生长控制之间的关键机制联系。杨等人（2007）提出，核糖体生物发生的谱系特异性控制可能是控制细胞命运的转录因子的基本功能。RUNX2 是细胞命运、增殖和生长控制之间的关键机制联系。杨等人（2007）提出，核糖体生物发生的谱系特异性控制可能是控制细胞命运的转录因子的基本功能。RUNX2 是细胞命运、增殖和生长控制之间的关键机制联系。杨等人（2007）提出，核糖体生物发生的谱系特异性控制可能是控制细胞命运的转录因子的基本功能。

杨等人（2007）表明 RUNX2 蛋白在细胞分裂过程中是稳定的，并且在有丝分裂过程中通过序列特异性 DNA 结合保持与染色体的关联。利用小干扰 RNA、有丝分裂细胞同步和表达谱，他们鉴定了有丝分裂后调节的 RUNX2 调节基因。在有丝分裂期间，RUNX2 直接与细胞命运和细胞周期调节靶基因的启动子相互作用，这些靶基因在组蛋白乙酰化和甲基化方面表现出明显的 RUNX2 依赖性修饰。

扎伊迪等人（2007）指出 RUNX2 可能在某些细胞类型中充当肿瘤抑制因子，而在其他细胞类型中具有致癌潜力。他们表明，原代小鼠成骨细胞中 Runx2 缺陷和亚核靶向缺陷促进了永生化和致瘤表型。

▼ 基因结构

Terry 等人（2004）确定小鼠和人类 RUNX2 基因包含 9 个选择性剪接的外显子。外显子 1 和 2 包含交替使用的启动子区域和 ATG 翻译起始密码子。有 3 个替代外显子 5（外显子 5、5.1 和 5.2）和 2 个替代外显子 6（外显子 6 和 6.1）。外显子 6.1 富含 CpG 二核苷酸。

斯坦等人（2004）描述了 RUNX2 基因外显子 1 启动子区域内包含的关键调控元件。

▼

FISH、Levanon 等人绘制的图谱（1994）将 CBFA1 基因定位到 6p21。AML1、CBFA1 和 CBFA3 基因都对应到与白血病或骨髓增生异常综合征的易位有关的染色体区域，就 AML1 而言，融合基因已被证明是白血病的基础。

张等人（1997）通过 FISH 将 PEBP2A 基因定位到 6p21.1-p12.3。

▼ 分子遗传学

锁骨颅骨发育不良

Mundlos 等人确定 CBFA1 基因是导致锁骨颅骨发育不良（119600）的突变位点（1997），他发现某些家族中存在基因的杂合缺失，而在其他家族中，插入、缺失或错义突变会导致 DNA 结合结构域或 C 末端反式激活区域中出现翻译终止密码子。在患有短指和轻微 CCD 临床表现的受影响家庭中分离的聚丙氨酸拉伸的框内扩展。他们得出的结论是，CBFA1 突变会导致 CCD，并且杂合性功能丧失足以产生这种疾病。

奎克等人（1999）分析了 42 名无关的 CCD 患者的 CBFA1 基因。他们在 18 名患者中检测到编码区突变，包括 8 个移码突变、2 个无义突变和 9 个错义突变，以及 2 个新的多态性。精氨酸 225（R225）上的一组错义突变确定该残基对于 CBFA1 功能至关重要。体外绿色荧光蛋白融合研究表明，R225 突变干扰 CBFA1 蛋白的核积累。具有缺失或移码的患者与具有其他基因内突变的患者之间没有表型差异，这表明CCD通常是由单倍体不足引起的。然而，奎克等人（1999）能够扩展 CCD 表型谱。错义突变（600211. 0006）在一名多生牙和放射学骨骼正常的患者中发现的结果表明，CBFA1 基因的突变可能与牙齿表型完全相关（Quack等人（1999）在他们的报告中的另一处指出，该突变是移码，并且该患者实际上在双侧锁骨最外侧部分以及多生牙中显示出间隙。）此外，一名患有严重CCD且密码子402（600211.0007）发生移码突变的患者患有骨质疏松症，导致复发性骨折和脊柱侧凸，这提供了第一个证据表明CBFA1可能与除了在骨骼发育中的功能外，还有助于维持成人骨骼。

Rodan 和 Harada（1997）对 3 个 CBFA 基因的作用，特别是 CBFA1 在正常和异常骨发育中的作用进行了全面的回顾。他们指出，人类和小鼠的杂合CBFA突变之间的差异在于人类的多生牙，其基础仍有待确定。

在对颅面发育和畸形遗传学的广泛回顾中，Wilkie 和 Morriss-Kay（2001）提供了颅缝发育分子途径的有用图表，并列出了由相应基因突变引起的所有颅面疾病。四种蛋白质被表明具有强有力的证据表明存在于该通路中，连续的下游靶点如下：TWIST（601622）--FGFR2（176943）--FGFR1--CBFA1。

伯格维茨等人（2001）报道了 RUNX2 中的 2 个新突变导致锁骨颅骨发育不良。

奥托等人（2002）列出了引起 CCD 的 RUNX2 基因中的大量突变；其中 20 起此前未曾报告。据报道，26 名 CCD 患者中出现了聚集在 runt 结构域的错义突变。仅发现 1 个错义突变位于 runt 结构域之外。作者指出，R225 突变 arg225 突变为 gln（R225Q；600211.0008）和 arg225 突变为 trp（R225W；600211.0009）已在 7 名不相关的患者中发现。R225 位于 runt 结构域羧基末端的一段碱性氨基酸内。该基序充当核定位信号，影响 R225 的突变会抑制 RUNX2 蛋白的核积累。此外，至少 R225Q 突变似乎消除了 DNA 结合（Zhou 等，1999）。

郑等人（2005）观察到 RUNX2 基因中有 1-bp 插入（600211.0017）的患者生长板异常。肋骨和长骨软骨的组织学分析显示肥大区明显缩小；对肢体软骨 RNA 的分析显示，肥大软骨细胞分子标记 VEGF（192240）、MMP13（600108）和 COL10A1 减少了 5 至 10 倍。郑等人（2005）得出结论，患有 CCD 的人类由于软骨细胞成熟过程中肥大软骨细胞特异性基因 RUNX2 调节的改变而改变了软骨内骨化。

费尔南德斯等人（2005）描述了一名 20 岁女性的病例，她同时具有前脑无裂畸形和锁骨颅骨发育不良的特征。她表现出前上颌骨发育不全，这是前脑无裂畸形的一部分，还有骨骼异常和阻生牙齿，让人想起锁骨颅骨发育不良。她被发现携带从头 6;7 相互易位，断点位于 6p21.1 和 7q36。7q36 断点将 15 kb 端粒对应到 Sonic Hedgehog 基因（SHH; 600725）的 5 素末端，这似乎解释了患者的前脑无裂畸形表型（Belloni et al., 1996）。Fernandez 等人使用荧光原位杂交（2005）在 RUNX2 基因上游 800 kb 处鉴定了跨越 6p 断点的 P1 人工染色体克隆。费尔南德斯等人（2005）提出患者的复杂表型是由于 2 个位置效应突变造成的，每个易位断点有 1 个突变，这改变了 SHH 和 RUNX2 基因的表达。费尔南德斯等人（2005）列出了人类疾病中位置效应突变的例子。

埃尔-加尔巴维等人（2010）研究了一名患有 CCD 的 7 岁男孩，该男孩也表现出低磷酸酯酶症的特征（见 241500），并且通过测序未发现 RUNX2 突变。使用阵列 CGH，作者鉴定了一个 50 至 70 kb 的缺失，该缺失预测了 RUNX2 C 末端的破坏，涵盖氨基酸 327 至 521 的编码序列，并涉及 SMAD 1、2、3、5 结合位点和核基质靶向信号区域。埃尔-加尔巴维等人（2010）强调当靶基因测序正常时需要寻找缺失，并指出RUNX2的C末端区域似乎在人类成骨和成骨细胞分化中发挥着不可或缺的作用。

干骺端发育不良伴上颌发育不全伴或不伴短指

在一个患有干骺端发育不良伴上颌发育不全伴或不伴短指畸形的第四代法裔加拿大家庭的受影响成员中（MDHMB；156510），Moffatt 等人（2013）鉴定了包含 RUNX5 基因（600211.0014）外显子 3 至 5 的 105 kb 重复的杂合性，而未受影响的家族成员中不存在该重复。莫法特等人（2013）指出，MDHMB 的临床发现和机制研究与 RUNX2 外显子 3 至 5 的重复导致 RUNX2 功能获得的观点一致。正如转染实验所表明的，这种功能的获得可能是由于突变的 RUNX2 蛋白的细胞水平增加所致。作者指出，MDHMB 影响与 CCD 类似的骨骼部位，但在某种程度上代表了 CCD 的镜像。MDMHB 中锁骨增大，但 CCD 中锁骨发育不良或缺失。MDMHB 中的颅骨增厚，而 CCD 中缺乏颅骨矿化。患有 MDMHB 的人会出现牙齿营养不良，而 CCD 则与多生牙有关。

Avela 等人对一名患有 MDMHB 的 20 岁芬兰女性进行了研究（2014）鉴定了 RUNX2 中包含外显子 3 至 5 的基因内重复的杂合性。与 Moffatt 等人报道的重复相似（2013），重复断点位于内含子2和内含子5；断点的位置不同，但芬兰患者的确切断点尚未确定。

Al-Yassin 等人在患有 MDHMB 的 3 代家庭中，有 3 名受影响的成员（2018）鉴定了 RUNX2 外显子 3 至 6 的基因内串联重复的杂合性（600211.0015）。进一步分析表明，外显子 3 剪接至外显子 6，证实了串联重复，预计该重复是框内的。

骨肉瘤的体细胞突变

萨迪科维奇等人（2009）使用 10 个儿童骨肉瘤组织样本对 DNA 拷贝数、启动子甲基化和基因表达进行了综合全基因组分析。染色体 1q21.1-q21.3 上的组蛋白簇 2 基因（参见 142750）被鉴定为低甲基化、拷贝数增加和过度表达。他们还发现染色体 8p21.3-p21.2 丢失和 DOCK5（616904）、TNFRSF10A（603611）和 TNFRSF10D（603614）基因表达不足，以及染色体 6p21.1-p12.3 拷贝数增加和扩增相关的 RUNX2 过表达。RUNX2 的扩增和过度表达可能会破坏 G2/M 细胞周期检查点和下游骨肉瘤特异性变化，例如骨分化失败和基因组多倍化。DOCK5 信号失败，与 p53（191170）和 TNFRSF10A/D 相关的细胞周期和死亡途径一起，可能在消除细胞凋亡中发挥关键作用。萨迪科维奇等人（2009）假设RUNX2相互作用组可能在骨肉瘤中被组成性激活，并且下游细胞内通路可能与骨肉瘤中成骨细胞分化的调节以及细胞周期和细胞凋亡的控制有关。

▼ 基因型/表型相关性

为了将不同功能域的 CBFA1 突变与 CCD 临床谱相关联，Zhou 等人（1999）研究了26个孤立的CCD病例，在17个家族中总共鉴定出16个新突变。大多数突变是从头错义突变，影响runt结构域中的保守残基，并完全废除DNA结合和报告基因的反式激活。这些突变以及导致 runt 结构域过早终止的突变，通过消除突变蛋白的反式激活以及随之而来的单倍体不足，产生了经典的 CCD 表型。周等人（1999）进一步鉴定了 3 种假定的亚等位性突变，这些突变导致了包括经典和轻度 CCD 在内的临床谱，以及以恒牙萌出延迟为特征的孤立的牙齿表型（600211.0010）。功能研究表明，3 种突变中的 2 种本质上是低等位性的，其中 2 种与显着的家族内表达变异相关，包括不具有 CCD 骨骼特征的孤立牙齿异常。这些数据共同表明，由于 CBFA1 的残基和 C 端富含脯氨酸/丝氨酸/苏氨酸（PST）激活域的改变而导致的不同功能丧失可能会引起临床变异，包括经典 CCD、轻度 CCD 和孤立的原发性牙齿异常。

吉田等人（2002）对 24 名无关的 CCD 患者进行了 RUNX2 突变分析。在 17 名患者中，在 RUNX2 编码区检测到 16 个不同的突变：4 个移码突变、3 个无义突变、6 个错义突变、2 个剪接突变和 1 个多态性。错义突变都聚集在runt结构域周围，它们的蛋白质产物在DNA结合和反式激活方面受到严重损害。相比之下，2 个 RUNX2 突变体的 runt 结构域是完整的，保留了部分反式激活能力。CCD 的一项标准是身材矮小，在具有完整矮小域的患者中比没有完整矮域的患者要轻得多。此外，身材矮小与多生牙的数量之间存在显着相关性。一方面，这些基因型-表型相关性凸显了一个普遍的、骨骼/牙齿发育对RUNX2基因剂量的定量依赖性。另一方面，经典的 CCD 表型，即锁骨发育不全或囟门开放，在所有患者中都观察到，包括正常身高的患者。因此，由膜内骨化介导的锁颅骨形成可能比骨骼发生（由软骨内骨化介导）以及牙发生（涉及不同的复杂过程）需要更高水平的RUNX2。这些结果表明，CCD 可能是由 RUNX2 功能损失比传统单倍体不足模型设想的小得多引起的。包括正常身高的人。因此，由膜内骨化介导的锁颅骨形成可能比骨骼发生（由软骨内骨化介导）以及牙发生（涉及不同的复杂过程）需要更高水平的RUNX2。这些结果表明，CCD 可能是由 RUNX2 功能损失比传统单倍体不足模型设想的小得多引起的。包括正常身高的人。因此，由膜内骨化介导的锁颅骨形成可能比骨骼发生（由软骨内骨化介导）以及牙发生（涉及不同的复杂过程）需要更高水平的RUNX2。这些结果表明，CCD 可能是由 RUNX2 功能损失比传统单倍体不足模型设想的小得多引起的。

Baumert 等人对来自 19 个无关家庭的 29 名 CCD 患者进行了研究（2005）对 RUNX2 基因进行了测序并鉴定了 12 种不同的 RUNX2 突变。他们使用同质性分析检查表型数据，并观察到 CCD 表型的轻度至全面表达，以及家族内的临床变异（另见 Baumert 等，2006）。鲍默特等人（2005）评论说，同质性分析简化了将患者分组为不同的实体，但指出该分析将具有相同突变的个体分开，强调了患者队列内的临床变异性。

莫法特等人（2013）指出，明显的功能获得性重复导致干骺端发育不良伴上颌发育不全和短指畸形（MDHMB），其表型在某种程度上与锁骨颅骨发育不良的镜像相似，锁骨颅骨发育不良与 RUNX2 的功能丧失突变相关：锁骨在 MDMHB 中增大，而在 CCD 中锁骨发育不良或缺失；在 MDMHB 中，颅骨增厚，而在 CCD 中，颅骨矿化缺乏；患有 MDMHG 的人患有营养不良的牙齿，而 CCD 则与多生牙有关。

▼ 进化

格林等人（2010）发表了尼安德特人基因组序列草案。将尼安德特人基因组与来自世界不同地区的 5 个现代人类的基因组进行比较，发现了许多可能受到现代人类祖先正选择影响的基因组区域，包括参与新陈代谢以及认知和骨骼发育的基因。格林等人（2010）总共确定了 212 个包含假定选择性扫描的区域。20 个最宽的区域之一包含 RUNX2 基因。该基因的突变会导致锁骨颅骨发育不良，而与锁骨颅骨发育不良相关的一些特征在尼安德特人中更为常见，包括颅骨畸形，例如额叶隆起。锁骨，受锁骨颅骨发育不良影响，现代人类和尼安德特人在形态上有所不同，并且与肩关节的不同结构有关。最后，钟形胸腔是尼安德特人和其他古人类的典型特征。格林等人（2010）提出合理的假设是，RUNX2 的进化变化对于现代人类的起源非常重要，并且这种变化影响了上半身和颅骨的形态各方面。格林等人（2010）还表明，尼安德特人与欧亚大陆的现代人类比与撒哈拉以南非洲的现代人类共享更多的遗传变异，这表明从尼安德特人到非非洲人祖先的基因流动发生在欧亚族群彼此分化之前。钟形胸腔是尼安德特人和其他古人类的典型特征。格林等人（2010）提出合理的假设是，RUNX2 的进化变化对于现代人类的起源非常重要，并且这种变化影响了上半身和颅骨的形态各方面。格林等人（2010）还表明，尼安德特人与欧亚大陆的现代人类比与撒哈拉以南非洲的现代人类共享更多的遗传变异，这表明从尼安德特人到非非洲人祖先的基因流动发生在欧亚族群彼此分化之前。钟形胸腔是尼安德特人和其他古人类的典型特征。格林等人（2010）提出合理的假设是，RUNX2 的进化变化对于现代人类的起源非常重要，并且这种变化影响了上半身和颅骨的形态各方面。格林等人（2010）还表明，尼安德特人与欧亚大陆的现代人类比与撒哈拉以南非洲的现代人类共享更多的遗传变异，这表明从尼安德特人到非非洲人祖先的基因流动发生在欧亚族群彼此分化之前（2010）提出合理的假设是，RUNX2 的进化变化对于现代人类的起源非常重要，并且这种变化影响了上半身和颅骨的形态各方面。格林等人（2010）还表明，尼安德特人与欧亚大陆的现代人类比与撒哈拉以南非洲的现代人类共享更多的遗传变异，这表明从尼安德特人到非非洲人祖先的基因流动发生在欧亚族群彼此分化之前（2010）提出合理的假设是，RUNX2 的进化变化对于现代人类的起源非常重要，并且这种变化影响了上半身和颅骨的形态各方面。格林等人（2010）还表明，尼安德特人与欧亚大陆的现代人类比与撒哈拉以南非洲的现代人类共享更多的遗传变异，这表明从尼安德特人到非非洲人祖先的基因流动发生在欧亚族群彼此分化之前。

▼ 动物模型

小森等人（1997）培育了带有突变 Cbfa1 位点的小鼠，并发现该突变纯合的小鼠在出生后立即死亡，无法呼吸。检查显示骨骼完全没有骨化。尽管在软骨膜区域出现弱表达碱性磷酸酶但不表达骨桥蛋白（OPN；166490）或骨钙素的未成熟成骨细胞和少量未成熟破骨细胞，但在软骨中未观察到血管细胞和间质细胞侵袭。数据表明膜内骨化和软骨内骨化均被完全阻断，并证明 Cbfa1 在成骨中发挥重要作用。奥托等人（1997）同样产生了 Cbfa1 缺陷小鼠，发现纯合子在出生后不久就死于呼吸衰竭。纯合子中不存在成骨细胞和骨。杂合子表现出锁骨颅骨发育不良（CCD）的特定骨骼异常特征。在小鼠突变体（Ccd）中观察到相同的结构缺陷，这是一种类似 CCD 的表型，被 Selby 和 Selby（1978）描述为伽马射线诱导的显性突变。奥托等人（1997）证明Cbfa1基因在Ccd突变中被删除。

杜西等人（1999）研究了小鼠体内 Cbfa1 的出生后表达。迄今为止，Cbfa1 缺陷小鼠的围产期致死率阻碍了对其出生后功能的研究。为了确定 Cbfa1 是否在骨形成过程中发挥作用，他们培育了仅在出生后分化的成骨细胞中过表达 Cbfa1 DNA 结合域的转基因小鼠。Cbfa1 DNA 结合结构域对 DNA 的亲和力比 Cbfa1 本身更高，其本身没有转录活性，并且可以在 DNA 共转染测定中以显性失活方式发挥作用。表达这种形式的基因产物的小鼠在出生时具有正常的骨骼，但此后出现骨质减少表型。动态组织形态学研究表明，这种表型是由于在正常数量的成骨细胞面前骨形成率大幅下降造成的，这表明一旦成骨细胞分化，Cbfa1 就会调节它们的功能。该研究表明，除了其分化功能之外，Cbfa1 也是骨形成的转录激活因子（当时第一个被识别的激活因子），并说明对发育重要的基因控制出生后的生理过程。鉴于没有报道锁骨颅骨发育不良患者出现青少年或更严重的骨质疏松症，在小鼠中的观察结果是出乎意料的。杜西等人（1999）认为这可能是因为与杂合 Cbfa1 缺陷小鼠相比，转基因小鼠中编码骨细胞外基质蛋白（尤其是 I 型胶原）的基因表达下降更严重。在胚胎发育过程中，Cbfa1沿着成骨细胞途径控制细胞分化；出生后Cbfa1还有一个额外的功能，通过分化的成骨细胞直接控制骨基质沉积。

杰弗里等人（2002）检查了来自野生型和转基因 Cgfa1 过表达小鼠的骨髓基质细胞以及原代成骨细胞和脾细胞的共培养物。来自转基因小鼠的原代成骨细胞和骨髓基质细胞比来自野生型动物的细胞具有更强的破骨特性。Rankl（602642）和胶原酶-3（MMP13; 600108）（参与骨形成-吸收耦合的因子）的表达在转基因细胞中显着增加。杰弗里等人（2002）得出结论，Cbfa1 的过度表达可增强体外破骨细胞分化和体内骨吸收。

周等人（2000）表明，携带 Fgfr1（136350）中 pro250 至 arg 突变的小鼠表现出前后缩短、横向加宽和垂直升高的神经颅，该突变与人类普法伊弗综合征 pro252 至 arg（136350.0001）的突变是同源的。出生后早期突变小鼠的颅缝表现出多处过早融合、成骨细胞增殖加速以及与成骨细胞分化相关的基因表达增加，这表明在普法伊弗综合征中，颅缝处的骨形成局部增加。Cbfa1 表达显着增加伴随着过早融合，表明 Cbfa1 可能是 Fgf/Fgfr1 信号的下游靶标。通过证明野生型或突变型 Fgfr1 转染诱导 Cbfa1 表达，体外证实了这一点。

迪索萨等人（1999）报道了一种涉及缺乏功能性 Runx2 基因的小鼠的牙列的独特表型。明显发育不全的牙齿器官以及成釉细胞和成牙本质细胞的成熟缺陷表明RUNX2在牙齿形态发生和细胞分化中发挥着重要的非冗余作用。为了确定受 Runx2 缺失影响的基因，Gaikwad 等人（2001）从 Runx2 -/- 和 Runx2 +/+ 第一磨牙器官生成了 cDNA 文库。他们发现了 Runx2 的几个牙齿特异性下游靶基因，包括细胞外基质蛋白、激酶、受体、生长因子、线粒体蛋白和转录分子。对 61 个差异表达基因的序列分析表明，96% 的克隆与 GenBank/EBML 数据库中先前描述的基因相匹配。对编码锌指转录因子的差异表达克隆之一的表达分析表明，该基因在牙齿发育过程中受到暂时调节。盖克瓦德等人（2001）指出，锌指转录因子（他们称为 Zfp）与 Zfp64（618111）具有 96% 的同源性。

在 Runx2 突变体的研究中，Aberg 等人（2004）发现发育中的牙齿未能超过芽期，下颌磨牙器官比上颌磨牙器官受到更严重的影响。分子分析显示 Runx2 缺失对牙齿细胞外基质基因表达的不同影响。

吉田等人（2004）发现 Runx2 敲除小鼠表达的 Ihh（600726）水平降低，Ihh 调节软骨细胞增殖和成熟。将 Runx2 腺病毒引入 Runx2 缺陷小鼠体内可恢复 Ihh 表达。Runx2直接结合到Ihh基因的启动子区域并诱导由Ihh启动子驱动的报告基因的表达。Runx2/Runx3双敲除小鼠表现出完全缺乏软骨细胞分化和完全缺乏Ihh表达。单杂合子或双杂合子小鼠表现出中等程度的软骨细胞分化，具体取决于所表达的Runx2和Runx3的剂量。根据 Runx2 和 Runx3 的剂量，肢体长度也会缩短。

纳皮拉拉等人（2008）发现，Trps1（604386） DNA 结合 GATA 结构域缺失的纯合小鼠（δ-GT 突变）由于软骨细胞分化延迟和软骨膜矿化异常而表现出生长板伸长。这些异常伴随着 Runx2 和 Ihh 表达的增加以及 Ihh 信号传导的增加。共转染实验表明，野生型 Trps1 结合 Runx2 并抑制 Runx2 介导的报告质粒激活。Trps1 δ-GT 的双杂合性和 Runx2 缺失突变挽救了单突变体中发现的相反的生长板表型。纳皮拉拉等人（2008）得出结论，TRPS1 和 RUNX2 相互作用来调节软骨细胞和软骨膜的发育。

卢等人（2009）使用亚态 Runx2 突变等位基因（neo7）生成了 CCD 小鼠模型，其中只有部分转录本被处理为全长 Runx2。Runx2 neo7/neo7 小鼠的野生型转录物（55% 至 70%）和蛋白质表达水平降低，骨骼基本正常，生长板中未观察到异常，但颅骨和锁骨表现出发育缺陷，这种缺陷在出生后生长中持续存在。锁骨缺陷是由胚胎发生过程中软骨内骨形成破坏引起的。通过组织学和显微 CT 成像观察到，这些低等位小鼠的颅骨骨量发生了改变，并且成骨细胞标记基因的表达减少。Runx2 neo7/+ 小鼠具有 79% 至 84% 的野生型转录本，并表现出正常的骨表型。卢等人。

▼ 等位基因变异体（15 个选定示例）：

.0001 锁骨颅骨发育不良
RUNX2，16-BP INS
在一个孤立的锁骨颅骨发育不良病例中（CCD；119600），Mundlos 等人（1997）发现 CBFA1 基因的多谷氨酰胺编码 CAG 重复区域内插入 16 bp 存在杂合性。阅读框的转变在核苷酸 435-437 处产生了一个终止密码子，位于“runt”结构域的中间。

.0002 锁骨颅骨发育不良
RUNX2，TRP283TER
发现一例散发性锁骨颅骨发育不良（CCD；119600）是由 CBFA1 外显子 5 中密码子 283 处的 G 至 A 转变杂合性引起的（Mundlos 等，1997）。这种核苷酸变化将 TGG（trp）密码子转换为 TGA（终止）密码子。

.0003 锁骨颅骨发育不良，Fruste，伴短指
RUNX2，30-BP DUP，丙氨酸束扩张
蒙德洛斯等人（1997）在一个家族中发现了一种不寻常的 CBFA1 突变，该家族的 3 代中的多个成员具有与经典锁骨颅骨发育不良（CCD；参见 119600）不同的表型：CCD 的轻微颅面特征与手和足的短指相关。正如X光片所示，锁骨在骨骼的连续性上显示出远端间隙。远端指骨发育不全，中指骨有锥形骨骺。掌骨表现出假骨骺以及掌骨 IV 和 V 的缩短。发现该家族中受影响的个体在聚丙氨酸延伸段内具有框内重复，导致总共 27 个丙氨酸残基，而不是野生型序列中发现的 17 个残基。该家族中一些未受影响的成员的等位基因含有 11 个丙氨酸残基，而不是 17 个；这似乎是 CBFA1 的一个不常见但正常的变体（CBFA1 在“runt”结构域的 N 端侧包含一个由 23 个不间断的谷氨酰胺残基组成的区域，随后是 17 个不间断的丙氨酸残基。）

.0004 锁骨颅骨发育不良
RUNX2，MET175ARG
Lee 等人（1997）描述了锁骨颅骨发育不良（CCD; 119600）中 CBFA1 基因的第一个错义突变：met175 突变为 arg，ser191 突变为 asn（600211.0005）。这 2 个突变导致 DNA 结合域中高度保守的氨基酸被取代。在对突变多肽的 DNA 结合研究中，他们表明这些氨基酸取代消除了 CBFA1 与其已知靶序列的 DNA 结合能力。

.0005 锁骨颅骨发育不良
RUNX2，SER191ASN
Lee 等人（1997）描述了锁骨颅骨发育不良（CCD; 119600）中 CBFA1 基因的第一个错义突变：met175 突变为 arg（600211.0004），ser191 突变为 asn。这 2 个突变导致 DNA 结合域中高度保守的氨基酸被取代。在对突变多肽的 DNA 结合研究中，他们表明这些氨基酸取代消除了 CBFA1 与其已知靶序列的 DNA 结合能力。

.0006 锁骨颅骨发育不良，FORME FRUSTE
RUNX2，1-BP INS，1380C
在一名患有非常轻微的锁骨颅骨发育不良（CCD；119600）的患者中，Quack 等人（1999）在 RUNX2 基因编码区的 3-prime 末端发现了 1-bp 插入（1380C），导致移码。患者只是因为多生牙才来就医。他身高正常，身体健康。CCD的临床症状仅限于多生牙和双侧锁骨最外侧部分的间隙。

.0007 锁骨颅骨发育不良，严重，伴有骨质疏松症和脊柱侧弯
RUNX2，1-BP INS，1206C
Quack 等人（1999）在一名患者中，在 RUNX2 基因的密码子 402 处发现了一个 1-bp 插入（1206C），导致移码，该患者除了非常严重的锁骨颅骨发育不良（CCD; 119600）表现外，还患有严重骨质疏松症，伴有产前和产前骨折以及严重脊柱侧弯。出生时，头骨几乎未骨化，双锁骨缺失，指骨远端发育不全，指甲部分缺失。患者因传导性听力障碍而出现部分耳聋。拔除多颗多生牙。患者23，身高129厘米。

.0008 锁骨颅骨发育不良
RUNX2，ARG225GLN
Quack 等人（1999）在 8 名锁骨颅骨发育不良（CCD; 119600）患者中发现了 RUNX2 基因的错义突变。其中 4 名患者中，位于 runt 结构域 C 末端的 arg225（R225）发生突变。由于核苷酸 674 处的 G 到 A 转变，谷氨酰胺与精氨酸的交换发生在 3 名不相关的患者中。1 名患者因第 673 位核苷酸的 C 到 T 转换而导致精氨酸被色氨酸（600211.0009）取代。两种氨基酸交换都消除了该位置残基的正电荷。影响 R225 的突变频率很高，表明该密码子要么特别容易发生诱变事件，要么与 RUNX2 的正常功能具有不寻常的相关性。

.0009 锁骨颅骨发育不良
RUNX2，ARG225TRP
在患有锁骨颅骨发育不良（CCD; 119600）的患者中，Quack 等人（1999）鉴定了 RUNX2 基因中的 673C-T 转变，导致 arg225 到 trp（R225W）取代。请参阅 600211.0008 了解 CCD 患者同一密码子的另一个突变。

.0010 锁骨颅骨发育不良
锁骨颅骨发育不良、颅骨发育不良、仅限牙齿异常，包括
RUNX2、THR200ALA
在门诺派家庭中，周等人（1999）在 4 个孩子中发现了 2 个患有典型的锁骨颅骨发育不良（CCD; 119600），而父亲也携带这种突变，只有牙齿异常，包括恒牙萌出延迟、错位和多颗假牙。他的骨骼 X 光片上没有 CCD 的证据。所有受影响的成员在 RUNX2 基因中都有相同的突变，导致 runt 结构域中的 thr200 变为 ala。尽管该突变影响了与先前描述的突变紧邻的高度保守的氨基酸，但在 100 个不相关的对照染色体和 50 个门诺派对照染色体中没有发现 T200A 突变。受影响的2兄弟有牙齿异常、囟门延迟闭合、锁骨发育不全；父亲、兄弟、

.0011 锁骨颅骨发育不良
RUNX2，TER522SER
在锁骨颅骨发育不良的经典病例中（CCD；119600），Machuca-Tzili 等人（2002）发现了终止密码子突变 1565G-C（ter522 到 ser；X522S）的杂合性，理论上这会产生更长的蛋白质，其中有 23 个额外的氨基酸。

.0012 锁骨颅骨发育不良
RUNX2，ARG169PRO
在一对患有锁骨颅骨发育不良（CCD; 119600）的母女中，Morava 等人（2002）在 RUNX2 基因中发现了一个杂合的 506G-C 颠换，导致该蛋白的高度保守的 DNA 结合域内出现 arg169 到 pro（R169P）的取代。除了特征性 CCD 表型外，两名患者还具有低磷酸酯酶症的生化体征（参见 241500；146300），包括碱性磷酸酶水平降低（171760）。莫拉瓦等人（2002）指出 RUNX2 敲除小鼠表现出碱性磷酸酶降低，并表明这些患者的低磷酸酯酶临床表现继发于影响早期骨成熟和更新的 RUNX2 突变。

.0013 锁骨颅骨发育不良
RUNX2，1-BP INS，1228C
在患有锁骨颅骨发育不良的 20 周胎儿中（CCD；119600），Zheng 等人（2005）在 RUNX2 基因的外显子 9 中发现了 1 bp 插入（1228insC），导致密码子 410 处发生移码并提前终止。患者软骨中的 RUNX2 mRNA 下调约 50%，表明该突变导致单倍体不足。

.0014 干骺端发育不良和上颌发育不全伴或不伴短指
RUNX2, 105-KB DUP, EX3-5
在来自 4 代法裔加拿大家庭的受影响成员中，患有干骺端发育不良伴上颌发育不全但不伴短指（MDHMB; 156510），Moffatt 等人（2013）鉴定了包含 RUNX2 基因外显子 3 至 5 的 105 kb 重复（chr6:45,308,920-45,413,885, GRCh37）的杂合性。来自患者成纤维细胞系的 cDNA 证实了外显子 3 至 5 的重复，但在未受影响的家庭成员中未发现重复。对 HEK293 细胞中小鼠 Runx2 中相应重复的功能分析表明，与野生型相比，突变体的蛋白质水平显着增加，并且突变体 Runx2 的反式激活活性增加。

.0015 干骺端发育不良和上颌发育不全伴或不伴短指
RUNX2、EX3-6DUP
在患有干骺端发育不良伴上颌骨发育不全伴短指的 3 代家族的所有 3 名受影响成员中（MDHMB; 156510），Al-Yassin 等人（2018）鉴定了外显子 3 至 6 的基因内串联重复的杂合性（c.58+1_59-269_859+1_860-1dup, NM_001024630.3）。进一步分析表明，外显子 3 剪接至外显子 6，证实了串联重复，预计该重复是框内的。