ZIC家族，成员1； ZIC1

小脑 1 的锌指蛋白
ZIC

HGNC 批准的基因符号：ZIC1

细胞遗传学位置：3q24 基因组坐标（GRCh38）：3:147,409,365-147,416,719（来自 NCBI）

▼ 克隆与表达

在小鼠中，Aruga 等人（1994）在筛选 lambda gt11 小鼠小脑 cDNA 文库后，克隆了一个基因，并将其命名为 zic（小脑锌指蛋白）。假定的开放解读码组由 1,344 个核苷酸组成，编码 447 个氨基酸，前面有 530 个核苷酸的 5 引物非翻译区。 Northern 印迹杂交研究未能证明 zic 在神经组织以外的任何组织中表达。在中枢神经系统内，小脑中表达水平最高，而嗅球、间脑和脑干仅显示低水平的 zic 表达。 zic 基因与秀丽隐杆线虫 tra1 基因的锌指结构域、肘节果蝇显性基因和人类 GLI 癌基因（165220）具有显着同源性。原位杂交证明 zic 在颗粒细胞及其假定的前体细胞中表达受限。它也在早期胚胎阶段的神经管背半部表达。阿鲁加等人（1994）推测zic编码参与早期发育分化以及小脑颗粒细胞表型特性维持的核因子。

ZIC 是一种锌指蛋白，在成年和发育中的小鼠小脑中表现出高度受限的表达模式，并且与果蝇配对规则基因 Opa 高度同源。为了阐明人类小脑发育的机制以及 ZIC 在人类神经系统疾病中可能的参与，Yokota 等人（1996）分离了人ZIC cDNA，并使用针对重组ZIC蛋白的单克隆抗体检查了其表达。人ZIC cDNA的核苷酸序列与小鼠zic基因有85%同源性。除了仅 2 个氨基酸残基的取代之外，其推定的氨基酸序列高度保守（超过 99%）。在从小脑颗粒细胞谱系（从外部生发层的祖细胞到内部颗粒层的迁移后细胞）的细胞核中，通过免疫组织化学方法检测到人ZIC蛋白。此外，在髓母细胞瘤中检测到 ZIC 蛋白（29 例中的 26 例），而检查的 70 个其他肿瘤（包括原始神经外胚层肿瘤）均不表达该蛋白。这些发现表明 ZIC 是髓母细胞瘤以及人小脑颗粒细胞谱系的潜在生物标志物。

Salero 等人使用酵母 1-杂交筛选，以 APOE（107741）启动子的近端区域为诱饵（2001）分离编码 ZIC1 和 ZIC2（603073）转录因子的 cDNA。电泳迁移率变动和突变分析确定了 APOE 启动子的 -136 至 -125、-65 至 -54 和 -185 至 -174 区域中的结合位点。荧光素酶报告基因分析表明，ZIC 蛋白通过这些结合位点刺激 APOE 的有效转录激活。

在小鼠胚胎中，Twigg 等人（2015）在胚胎第 11.5 至 12.5 天在与眶上调节中心重叠的区域检测到 Zic1 表达的局部域，该区域形成冠状缝。

▼ 测绘

通过荧光原位杂交，Yokota 等人（1996）将人类 ZIC1 基因定位到染色体 3q24。

▼ 细胞遗传学

Dandy-Walker 畸形（DWM；220200）是一种常见但人们知之甚少的人类先天性小脑畸形。 Grinberg 等人通过绘制几个 DWM 个体的 3q2 间质缺失图谱，（2004）定义了与 DWM 相关的关键区域，包括 2 个 ZIC 基因：ZIC1 和 ZIC4（608948）。发现这 2 个连锁基因杂合缺失的小鼠具有与 DWM 非常相似的表型，为这种畸形提供了小鼠模型。

▼ 分子遗传学

脑结构异常伴有智力发育障碍和颅缝早闭

一名 13 岁男孩患有双冠状缝早闭，MRI 显示脑室和胼胝体结构异常，并伴有自闭症特征的明显精神运动迟缓（BAIDCS; 618736），其颅缝早闭相关基因 FGFR2 突变呈阴性（176943）、FGFR3（134934）和 TWIST1（601622），Twigg 等人（2015）进行了全基因组测序并鉴定了 ZIC1 基因中的从头无义突变的杂合性（S388X; 600470.0001）。在该患者的成纤维细胞中检测到突变的 mRNA，表明逃脱了无义介导的衰变。在一组 307 名先证者中筛查 ZIC1 突变，这些先证者患有影响任何缝线组合的骨联结，发现 1 名患者具有不同的无义突变（E402X; 600470.0002）；后来的外显子组测序从该组中发现了另一名具有 E402X 突变的患者，该突变以镶嵌状态存在。两名患者都表现出双冠状骨连接并伴有严重的短头畸形，并且都有学习障碍，其中镶嵌型患者的情况较轻。对另外 3 名表现出冠状骨粘连和严重学习障碍的患者的样本分析显示，1 名患者的 ZIC1 中存在另一种无义突变（Q389X; 600470.0003）。在非洲爪蟾胚胎测定中，无义突变与 engrailed-2（EN2; 131310）表达的改变和/或增强相关。这些结果以及对小鼠胚胎眶上调节中心表达的检测导致 Twigg 等人（2015）得出结论，ZIC1 在早期颅缝发育中发挥作用。

在 2 名患有 BAIDCS 的同胞中，Vandervore 等人（2018）鉴定了 ZIC1（600470.0005）中移码突变的杂合性。通过全外显子组测序（100 和 108 个读数），父母双方都没有该突变的证据，这表明父母之一中存在该突变的性腺嵌合现象。通过 RT-PCR 在患者成纤维细胞中检测到突变等位基因的表达，这证明突变 mRNA 没有经历无义介导的衰变，并且可能产生异常蛋白质。

颅缝早闭 6

Twigg 等人在患有双冠状骨连接或颅骨异常的 3 代家庭受影响成员中（CRS6；616602）（2015）鉴定了 ZIC1 错义突变的杂合性（G400R; 600470.0004）。在爪蟾胚胎测定中，错义突变与 engrailed-2（EN2; 131310）表达的改变和/或增强相关。这些结果以及对小鼠胚胎眶上调节中心表达的检测导致 Twigg 等人（2015）得出结论，IC1 在早期颅缝发育中发挥作用。

▼ 等位基因变异体（5 个精选示例）：

.0001 大脑结构异常，智力发育受损和颅缝早闭
ZIC1、SER388TER

Twigg 等人在一名 13 岁男孩（患者 1）中进行了研究，该男孩患有双冠骨联结、明显智力低下并伴有自闭症特征（BAIDCS; 618736），同时还表现出脊柱侧凸和广泛的隐性脊柱裂（2015）鉴定了 ZIC1 基因外显子 3 中从头 c.1163C-A 颠换（c.1163C-A, NM_003412.3）的杂合性，导致第五个锌中的 ser388 到 ter（S388X）取代手指。在他未受影响的父母中没有发现这种突变。在成纤维细胞中检测到突变的 mRNA，表明它们逃离了无义介导的衰变。患者没有语言，只能使用有限的手语进行交流。

.0002 伴有智力发育受损和颅缝早闭的脑结构异常
ZIC1、GLU402TER

Twigg 等人在一名患有双冠骨联结和中度至重度学习障碍的 36 岁女性中（BAIDCS; 618736）（2015）鉴定了 ZIC1 基因外显子 3 中从头 c.1204G-T 颠换（c.1204G-T, NM_003412.3）的杂合性，导致第五个锌中的 glu402-to-ter（E402X）取代手指。在她未受影响的父母中没有发现这种突变。该患者住在受监管的住宅区，能够用简短的句子进行交流并管理个人仪表。在一名患有双冠骨联结的无关 8 岁男孩中，E402X 突变以镶嵌状态存在：在头皮成纤维细胞的 DNA 中未检测到该突变，但在血液 DNA 外显子组测序的读数中发现了 34% 的突变。男孩还发现前囟门有明显的同位缝和蠕虫骨，以及矢状缝的骨化缺陷，并且他出现了进行性头颅畸形，需要手术矫正。特威格等人（2015）指出，马赛克患者的智力障碍较轻：他有轻度发育迟缓，言语不流利，就读于师范学校，因学习延迟而接受 1:1 的教育支持。

.0003 伴有智力发育受损和颅缝早闭的脑结构异常
ZIC1、GLN389TER

Twigg 等人在一名患有双冠骨联结、部分右侧人字形骨联结和严重学习困难的 4 岁男孩中（BAIDCS; 618736）（2015）鉴定了 ZIC1 基因外显子 3 中 c.1165C-T 转换（c.1165C-T, NM_003412.3）的杂合性，导致第五个锌指中的 gln389 到 ter（Q389X）取代。脑 MRI 显示胼胝体短、侧脑室增大、小脑幕尖顶、脑桥发育不良、小脑叶突出、枕骨大孔增大，颈髓附近有信号空洞。他患有言语和步态共济失调，并被诊断患有自闭症谱系障碍和注意力缺陷多动障碍。

.0004 颅缝早闭 6（1 个家族）
ZIC1、GLY400ARG

Twigg 等人在一个 3 代家庭的 5 名患有双冠骨联结和轻度学习障碍的成员中（CRS6; 616602）（2015）鉴定了 ZIC1 基因外显子 3 中 c.1198G-C 颠换（c.1198G-C, NM_003412.3）的杂合性，导致在高度保守的残基处发生 gly400 至 arg（G400R）取代第五个锌指。该突变随家族中的疾病而分离，并且在 ExAC 数据库的超过 120,000 个等位基因中未发现。先证者和一名男性表兄弟表现出双冠骨联结，而先证者同父异母的兄弟患有 Dandy-Walker 畸形（见 220200）。先证者的母亲患有短头畸形和前囟门延迟闭合，而她受影响的姐姐（受影响的表弟的母亲）则表现出斜头畸形。所有 5 名受影响的人都有轻度学习障碍。特威格等人（2015）指出，已故的外祖父额头高、面部不对称和听力缺陷，这表明他的两个受影响的女儿遗传了他的 G400R 突变。

.0005 伴有智力发育受损和颅缝早闭的脑结构异常
ZIC1，11-BP INS

Vandervore 等人在 2 名患有大脑结构异常和智力发育受损的荷兰同胞中（BAIDCS; 618736）（2018）在 ZIC1 基因的外显子 3 中检测到移码突变（NM_003412.3, c.1214_1215delinsCCACCATCGTG）（Pro406fs）的杂合性。该突变被描述为删除/插入（c.1214_1215delinsCCACCATCGTG）以及插入（c.1214_1215insCCACCATCGTG）。父母的全外显子组和桑格测序没有检测到突变，表明性腺嵌合。公共序列数据库中不存在该突变。通过 RT-PCR 在患者成纤维细胞中检测到突变等位基因的表达，这证明突变 mRNA 没有经历无义介导的衰变，并且可能产生异常蛋白质。两名同胞均患有胼胝体发育不全、短头畸形、后颅窝体积缩小、脑桥小脑异常明显且小脑半球部分融合（菱形脑突触）。出生时不存在颅缝早闭；在较年轻的同胞中，颅缝在 8 个月大时闭合。