GLI-Kruppel 家族成员 3; GLI3

癌基因GLI3

HGNC 批准的基因符号：GLI3

细胞遗传学位置：7p14.1 基因组坐标（GRCh38）：7:41,960,949-42,264,268（来自 NCBI）

▼ 说明

GLI3 编码一种锌指转录因子，在刺猬（Hh；参见 SHH，600725）信号转导途径中发挥作用，该途径依赖于许多组织中的初级纤毛。 GLI3 经历转录后成熟，形成 2 种具有拮抗转录活性的亚型。 SHH 信号传导导致 GLI3 蛋白水解加工成具有转录激活功能的肽 GLI3A。在缺乏 SHH 信号传导的情况下，GLI3 被加工成较短的肽 GLI3R，具有转录抑制功能。将 GLI3 加工成任一形式都需要初级纤毛（Laclef 等人的总结，2015）。

▼ 克隆与表达

与 GLI2（165230）一样，GLI3 基因通过与锌指基因 GLI（165220）的交叉杂交而分离出来，该基因在某些胶质母细胞瘤中扩增，代表来自 GLI-的潜在序列特异性 DNA 结合转录因子。克鲁佩尔基因家族。 GLI3 基因在睾丸、子宫肌层、胎盘和肺等组织中以 8.5-kb mRNA 的形式表达，其蛋白质产物（相对分子质量，190,000）显示出序列特异性 DNA 结合（Ruppert 等，1988；Ruppert等人，1990）。该基因编码预测的 1,596 个氨基酸的多肽。

▼ 基因结构

沃特坎普等人（1994）分离出一个超过 1,000 kb 的 YAC 重叠群，包括 GLI3 基因。在这个重叠群中，基因本身跨越了至少 200 至 250 kb。 CpG 岛位于 GLI3 cDNA 的 5 引物区域附近，这意味着潜在的启动子区域。康等人（1997）证明GLI3的编码区由14个外显子组成，其中包括一个超过2,500 bp的大外显子。此外，该基因在编码区含有2个基因内二核苷酸重复序列和4个单碱基对多态性。康等人（1997）使用这些编码区多态性设计了一项等位基因特异性表达研究，可用于研究 Greig 综合征患者（GCPS; 175700）。

野生等人（1997）指出 GLI3 基因包含 15 个外显子，跨度为 240 kb。锌指结构域包含在 4 个外显子（10 到 13）内。外显子 1 未翻译。

奥斯特瓦尔德等人（2018）表明，同一基因附近普遍存在具有相似活性的多个增强子，赋予单个增强子功能丧失突变的表型鲁棒性。奥斯特瓦尔德等人（2018）使用基因组编辑创建了 23 个小鼠删除系和杂交，包括肢体发育所需的 7 个不同位点的单个和组合增强子删除，包括 Gli3、Shox2（602504）、Tbx3（601621）、Tbx5（601620）和LHX5（605992）。出乎意料的是，10 个单个增强子的缺失没有一个引起肢体形态的明显变化。相比之下，去除同一基因附近的成对肢体增强子会产生可辨别的表型，表明增强子在建立正常形态方面发挥了冗余作用。在因靶基因基线表达降低而敏感的遗传背景中，即使单个增强子缺失也会导致肢体异常，这表明增强子对基因表达水平的附加效应赋予了功能冗余。整合来自 29 个发育小鼠组织的表观基因组和转录组数据的全基因组分析表明，哺乳动物基因通常与具有相似时空活性的多个增强子相关。对 3 个代表性发育结构（四肢、大脑和心脏）的系统探索发现了 1000 多个案例，其中在同一基因附近发现了 5 个或更多具有冗余活动模式的增强子。奥斯特瓦尔德等人（2018）得出的结论是，他们的数据表明增强子冗余是哺乳动物基因组的一个非常普遍的特征，它提供了有效的调节缓冲，以防止个体增强子丢失时产生有害的表型后果。

▼ 测绘

鲁珀特等人（1988）通过分析人类-啮齿动物杂交组的 DNA，将 GLI3 基因定位到染色体 7。 Ruppert 等人使用原位杂交（1990）将 GLI3 基因定位到染色体 7p13。

▼ 基因功能

尽管位于 12q13 的 GLI1 与神经胶质瘤相关，但 GLI3 与神经胶质瘤或其他形式的肿瘤无关（Vogelstein，1994）。

有关 GLI3 基因在肢体发育中的作用的综述，请参见 Johnson 和 Tabin（1997）。

GLI3 与果蝇 cubitus Interruptus（ci）基因产物（Ci）同源，后者调节 Patched（pct）、gooseberry（gsb）和 decapentaplegic（dpp）基因。 Ci 被隔离在细胞质中，并进行后转录处理，从而将具有 155 个氨基酸的全长转录激活子形式（Ci-155）裂解为具有 75 个氨基酸的阻遏子形式（Ci-75）。在刺猬（见 600725）信号传导下，Ci-155 易位至细胞核，而在没有刺猬的情况下，Ci-75 易位至细胞核。基于 GLI3 截短突变与人类表型的相关性，Shin 等人（1999）假设 GLI3 表现出与 Ci 类似的转录激活或抑制活性以及亚细胞定位。他们表明，全长 GLI3 定位于细胞质并激活 PTCH（601309）基因表达，这与全长 Ci-155 相似。

王等人（2000）证明，在发育肢体中，脊椎动物 GLI3 的 PKA（参见 176911）依赖性加工产生了一种有效的抑制因子，其方式被来自后部局部 SHH 的明显长程信号传导所拮抗。他们得出的结论是，由此产生的前/后 GLI3 抑制子梯度可能会受到人类遗传综合征中 GLI3 基因突变或鸡突变体 talpid-2 中 Gli3 加工的错误调节的干扰，从而产生一系列肢体模式畸形。 GLI3 阻遏蛋白的相对丰度和效力较高，表明 GLI3 及其产物专门用于负刺猬通路调节。

Wang 和 Li（2006）证明，果蝇 Slimb 的脊椎动物同源物 BTRC（603482）的过度表达导致 GLI3 阻遏物的增加，而 BTRC 的 RNA 干扰则阻断 GLI3 加工。 BTRC 在体外和体内均可直接与磷酸化的 GLI3 结合，表明它在加工途径中作用于 PKA、GSK3（参见 605004）和 CK1（600505）的下游。免疫共沉淀和免疫印迹研究表明，GLI3 蛋白是多泛素化的，其加工取决于蛋白酶体活性。研究结果表明，GLI3 处理需要 BTRC。

使用击倒和过度表达分析，雷诺等人（2009）表明GLI3调节人脐静脉内皮细胞（HUVEC）的功能和基因表达。 GLI3 激活 HUVEC 中的 AKT（164730）通路和 MAPK-ERK1（MAPK3; 601795）/ERK2（MAPK1; 176948）通路，GLI3 诱导的内皮细胞迁移依赖于 AKT 和 MAPK-ERK1/ERK2 激活。然而，荧光素酶报告基因检测显示，GLI3 过度表达不会调节 GLI 依赖性转录。

拉克莱夫等人（2015）发现小鼠纤毛病基因 Rpgrip1l（610937）的缺失导致内侧端脑皮质间隔边界形成异常，导致背内侧端脑中路标细胞的位置紊乱和胼胝体发育不全。删除纤毛转录因子 Rfx3（601337）会在小鼠胚胎中产生类似但不太严重的表型。在这两种情况下，在密码子 699 提前终止的 Gli3 突变体的过度表达，导致仅产生功能与 Gli3r 相似的短 Gli3 蛋白，挽救胼胝体形成、路标组织和中线图案。然而，Gli3 突变体的表达并不能挽救 Rfx3 -/- 或 Rpgrip1l -/- 突变体的腹侧端脑表型。拉克莱夫等人（2015）的结论是，端脑模式需要纤毛，并且 GLI3 在胼胝体的发育中起着重要作用。

肥大细胞增多症是一种血液恶性肿瘤，其特征是肥大细胞在一个或多个器官中克隆性积累。 KIT（164920）的体细胞突变，即 asp816 突变为 val（D816V；164920.0009），存在于约 85% 的肥大细胞增多症患者中。 Polivka 等人使用 RT-PCR、免疫荧光和蛋白质印迹分析（2021）表明，Hh 通路在肥大细胞增多症和 GCPS 患者的肿瘤性肥大细胞（MC）中被激活，并且在肥大细胞增多症发作时，Hh 信号通路与组成型激活 KIT 协同作用。 GCPS模型分析表明，突变的Gli3与Kit D816V突变体协同促进致瘤性，因为Gli3单倍体不足和高Gli3a/Gli3r比率抑制细胞凋亡并增强增殖，特别是当Kit突变时。对 HMC1.2 细胞的分析证实，Gli3 是一种肿瘤抑制因子，因为 GLI3R 的表达显着抑制 HMC1.2 细胞的增殖。 Hh 拮抗剂的分析证实，Hh 途径对于 MC 转化至关重要，抑制 Hh 途径可抑制体外肿瘤性 MC 增殖，并延长患有侵袭性系统性肥大细胞增多症的小鼠的生存时间。

▼ 分子遗传学

格雷格头多指并指综合征

佩蒂格鲁等人（1991）在患有 Greig 头多指并指综合征（GCPS; 175700）的患者中发现了 GLI3 基因的大量缺失（参见例如 165240.0001）。已发现导致 GLI3 基因单倍体不足的大缺失或易位与 GCPS 相关（Pettigrew 等，1991；Vortkamp 等，1991；Brueton 等，1988），尽管在 GCPS 患者中未发现突变正常核型。

在 GCPS 患者中，Wild 等人（1997）鉴定了 GLI3 基因中的杂合点突变（165240.0018 和 165240.0019）。

卡尔夫-苏斯克等人（1999）对 24 名 GCPS 患者进行了 GLI3 突变分析。他们鉴定了患者体内以杂合状态存在的 15 个新突变（例如，参见 165240.0010）。 GLI3 等位基因。突变对应到整个编码基因区域。大多数是截短突变（15 个中的 9 个），产生过早终止的蛋白质产物，大部分但不完全是在编码 DNA 结合结构域的 N 末端或中心区域内。锌指 C 端蛋白质区域内发现的 5 个突变可能影响 GLI3 的其他功能特性。在使用酵母 GAL4 的 DNA 结合结构域与 GLI3 不同片段融合的细胞转染实验中，反式激活能力被分配给 GLI3 C 端三分之一的 2 个相邻的孤立结构域。由于这些是唯一受 3 个 C 末端截短突变影响的功能域，Kalff-Suske 等人（1999）推测 GCPS 可能是由于 1 个基因拷贝完全丢失导致的单倍体不足，或者是与该转录因子特性受损相关的功能性单倍体不足，例如 DNA 结合和反式激活。

Biesecker（2008）回顾了 GCPS，注意到与肢端胼胝体综合征（ACLS; 200990）的表型重叠。他指出，对于表型严重重叠的患者，分子诊断对于获得正确的诊断至关重要。 GLI3 的突变表示 GCPS。

帕利斯特-霍尔综合征

康等人（1997）在 Pallister-Hall 综合征（PHS; 146510）患者中鉴定出 GLI3 基因（例如 165240.0002）中的移码突变。

随着进化时间的推移，线粒体 DNA 的许多片段从线粒体基因组迁移到核基因组（Wallace 等，1997；Mourier 等，2001；Tourmen 等，2002；Woischnik 和 Moraes，2002）。线粒体 DNA 插入多态性可用于人群研究（Thomas 等，1996）。这种线粒体到细胞核 DNA 迁移的过程导致现存的线粒体蛋白质组现在绝大多数由核基因组编码。特纳等人（2003）描述了一个散发性的 Pallister-Hall 综合征病例，其中线粒体-核从头易位导致 GLI3 基因功能破坏（165240.0011）。

轴后多指畸形

A1 型轴后多指（PAPA1；174200）是一种常染色体特征，其特征是上肢和/或下肢的尺侧和/或腓侧有一个额外的手指。额外的手指通常是有功能的，因为它结构良好并且与第五或掌外/跖骨相连。 Radhakrishna 等人将负责这一性状的基因定位到 7p 的着丝粒区域（1997）。由于 GLI3 基因对应到同一区域，Radhakrishna 等人（1997）对来自具有 PAPA1 的印度家族的 GLI3 cDNA 进行了突变搜索，并证明了 1 个 GLI3 等位基因中密码子 764 处的突变。该突变发生在称为 Pzf1（后锌指-1）的保守结构域的 3 个素数处。单倍体不足 GLI3 与某些 GCPS 病例相关，而锌指结构域 3-prime 移码突变（但位于 Pzf1 结构域上游）会导致 Pallister-Hall 综合征。因此，可能不同的截短 GLI3 蛋白的编码与不同的临床综合征相关，这表明变异蛋白结构域在发育过程中的特定作用。

Furniss 等人在患有 B 型轴后多指畸形（PAPB；参见 174200）的患者中影响双手（2007）在 GLI3 基因中鉴定出杂合 1-bp 缺失（2372delC; 165240.0015）。

Al-Qattan（2012）在患有轴后多指畸形的 3 代非近亲沙特阿拉伯家族的受影响成员中，鉴定出 GLI3 基因中 2 bp 缺失（1615delGA; 165240.0022）的杂合性。 Al-Qattan（2012）指出，虽然这种移码预示着基因 N 末端部分的截短，并且预计会出现 GCPS 表型，但该家族成员中没有一个具有颅面特征。

IV型轴前多指畸形

Radhakrishna 等人在印度西部古吉拉特邦的一个 4 代大家庭中，4 代以上的 22 名受影响个体表现出轴前多指畸形 IV 型（PPD4；174700）（1999）鉴定了 GLI3 基因（165240.0005）中与疾病分离的 1 bp 插入的杂合性。

Fujioka 等人在一对患有 PPD4 的父子中（2005）鉴定了 GLI3 基因中无义突变的杂合性（R290X; 165240.0014）。

体细胞突变

大约 5% 的下丘脑错构瘤（HH；参见 241800）病例与 Pallister-Hall 综合征（PHS；146510）相关，该综合征是由 GLI3 单倍体不足引起的。克雷格等人（2008）研究了散发病例中 HH 发病机制是由于 GLI3 体细胞（仅肿瘤）突变所致的可能性。他们从 55 名散发性 HH 和顽固性癫痫患者的外周血中分离出基因组 DNA，并通过手术切除了 HH 组织。使用 Affymetrix 10K SNP 微阵列对血液和 HH 组织进行平行分析，对杂合性丢失（LOH）和染色体异常进行全基因组筛查。此外，通过比较外周血和 HH 组织对，完成了 GLI3 基因的重测序和 SNP 基因分型精细定位。通过分析阵列上配对样本的染色体拷贝数数据，Craig 等人（2008）在一份 HH 组织样本中鉴定出染色体 7p 上的体细胞染色体异常。 GLI3 重测序未发现致病性种系突变，但确实在 3 名患者的 HH 组织样本中发现了 GLI3 基因内的 LOH。对 GLI3 内部及其周围的 28 个 SNP 进行进一步基因分型，确定了另外 5 名表现出 LOH 的患者。总之，这些数据提供的证据表明，GLI3 内染色体异常的发生与散发性、非综合征性 HH 和顽固性癫痫患者的 HH 病变的发病机制相关。在 55 个切除的 HH 组织样本中，有 8 个（15%）发现了包括 GLI3 位点在内的染色体异常。

▼ 基因型/表型相关性

申等人（1999）发现 Pallister-Hall 综合征的突变 GLI3 蛋白定位于细胞核并抑制 GLI3 激活的 PTCH 表达，这与 Ci-75 相似。 Greig 头多指并指综合征的突变蛋白对 GLI3 激活的 PTCH 转录没有影响，这与单倍体不足在该疾病中的作用一致。 A1型轴后多指畸形的突变GLI3蛋白表现出较少的特异性亚细胞定位，但仍然抑制GLI3激活的PTCH转录，表明它可能是比Pallister-Hall突变更弱的等位基因。这些数据表明，人类中的 GLI3 突变模仿了果蝇 ci 基因的功能效应，并与这些突变对人类发育的独特影响相关。

卡尔夫-苏斯克等人（1999）总结了 GCPS、PHS 和 PAPA1 中已知的 GLI3 突变。

截至 1999 年，GLI3 基因突变已在 Greig 头多指并指畸形、Pallister-Hall 综合征和 A 型轴后多指畸形中被发现。Radhakrishna 等人（1999）证明了 1 个核苷酸移码插入（165240.0005），导致轴前多指 IV 型（174700）家族中产生 1,245 个氨基酸的截短蛋白质。他们在患有显性轴后多指 A/B 型（A 型和 B 型属于同一家族）的受影响家族成员中发现了由于 1 个核苷酸缺失（165240.0007）造成的移码突变。在另外 2 个患有混合型轴后多指畸形的家族中，其中一个家族发现无义突变（R643X；165240.0008），另一个家族发现错义突变（G727R；165240.0009）。一名患有 Pallister-Hall 综合征的患者存在无义突变（E1147X; 165240.0006）。这些结果在 GLI3 突变引起的表型谱中添加了 2 个表型：组合的 PAP-A/B 和 PPD-IV。无法从 GLI3 突变的位置预测表型。拉达克里希纳等人（1999）提出所有与 GLI3 突变相关的表型都被称为“GLI3 形态病”，因为所产生的综合征的表型边界没有明确定义，并且不存在明显的基因型-表型相关性。

约翰斯顿等人（2005）假设GLI3突变预测截短的功能阻遏蛋白会导致Pallister-Hall综合征，而GLI3的单倍体不足会导致Greig头多指并指综合征。为了检验这一假设，他们对 46 名 PHS 患者和 89 名 GCPS 患者进行了 GLI3 突变筛查。他们检测到 47 个病理突变（在 60 个先证者中），当这些突变与之前发表的突变相结合时，发现 2 个基因型-表型相关性很明显。 GCPS 是由多种类型的改变引起的，包括易位、大缺失、外显子缺失和重复、小框内缺失以及错义、移码/无义和剪接突变。相比之下，PHS 仅由移码/无义突变和剪接突变引起。在移码/无义突变中，约翰斯顿等人（2005）发现了明显的基因型/表型相关性。基因前三分之一的突变（来自开放阅读码组核苷酸1-1997）引起GCPS，基因后三分之一的突变（来自核苷酸1998-3481）主要引起PHS。令人惊讶的是，GCPS 患者的基因 3 素数三分之一（开放解读码组核苷酸 3481 之后）有 12 个突变，而 PHS 患者没有该区域有突变。这些结果证明了 GLI3 突变的强大基因型/表型相关性，并有力地支持了这两种等位基因疾病具有不同发病机制的假设。

Biesecker（2006）回顾了“你可以从一个基因：GLI3 学到什么”。他指出，导致 Pallister-Hall 综合征和 Greig 头多指并指症的 GLI3 突变与两个水平上的表型相关：许多类型的失活突变导致 GCPS，而 PHS 几乎完全由中间三分之一的截短突变引起。基因。这种突变相关性得到了体外和动物模型实验的支持，表明截短突变与基因的转录后调控相关，这是通过蛋白水解加工实现的，赋予 GLI3 转录抑制和激活作用。因此，GLI3 是一种双功能转录开关，这些属性与表型相关。 GLI3 突变引起的 PHS 和 GCPS 表型在性质上是不同的，但两者都涵盖广泛的严重程度，可能包括非综合征性多指畸形。

约翰斯顿等人（2010）报道了 93 名先证者进行 GLI3 分析的结果：17 名符合 GCPS 标准的先证者中有 11 名（65%）发现了突变，2 名患有 PHS 的先证者中有 1 名（50%）发现了突变，8 名先证者中有 1 名（29%）发现了突变。）的 28 名先证者的特征与 GCPS 重叠，20 名先证者的特征与 PHS 重叠的有 8 名（40%），21 名患者中的 6 名（29%）除了 1 个或更多特征外还具有口面指趾综合征（OFD；见 311200）的特征GCPS 或 PHS，以及 5 名先证者中的 1 名（20%）患有孤立的 PAPA。约翰斯顿等人（2010）指出，将这些数据与他们之前的工作（Johnston 等，2005）相结合表明，表现出足以进行 PHS 或 GCPS 临床诊断的特征的患者很有可能出现 GLI3 突变（91%和 68%）。在具有 OFD 特征的患者中发现 GLI3 突变支持了 GLI3 与纤毛相互作用的观察结果。约翰斯顿等人（2010）的结论是，GLI3 突变的表型谱比临床诊断标准所涵盖的范围更广，但基因型/表型相关性仍然存在。

德穆格等人（2015）报告了他们对 76 名先证者进行的研究的分子和临床结果，这些先证者要么有 GLI3 突变（49 名有 GCPS，21 名有 PHS），要么有包含 GLI3 基因的大缺失（6 名有 GCPS）。大多数（41）报道的突变是新的并且支持之前报道的基因型/表型相关性。基因中间三分之一的截短突变通常会导致 PHS，而基因其他地方的外显子缺失、错义和截短突变则会导致 GCPS。

▼ 动物模型

李廷东等人（2002）报道的小鼠遗传分析表明，Shh 和 Gli3 对于肢体骨骼成分的形成是不可或缺的。双敲除Shh/Gli小鼠的四肢远端完整且多指，但完全缺乏野生型指趾特征。李廷东等人（2002）表明Shh信号对骨骼模式和脊维持的影响必然是通过Gli3介导的。作者提出，Shh 和 Gli3 在肢体骨骼模式中的功能仅限于通过调节 Gli3 转录激活因子和 Gli3 转录激活因子与抑制活性。

特·韦尔舍尔等人（2002）报道称，Gli3 缺陷小鼠的多指畸形的发生与 Shh 信号传导无关。缺乏Shh的小鼠胚胎中一个或两个Gli3等位基因的破坏逐渐恢复了肢体远端发育和手指形成。特·韦尔舍尔等人（2002）得出结论，SHH 信号传导抵消了 GLI3 介导的关键调节基因、细胞存活和肢芽发育远端进展的抑制。 Gli3缺陷型胚胎的四肢是多指的，而Shh缺陷型胚胎的四肢则有1个融合的前臂骨并且没有形成指弓。在 Shh 敲除背景下破坏 1 个 Gli3 等位基因会导致胚胎具有 2 个前臂骨和不发育的手指。双纯合小鼠胚胎的四肢在形态学上与Gli3纯合胚胎的四肢完全没有区别。特·韦尔舍尔等人（2002）表明，Gli3 -/- 小鼠的多指不依赖于Shh，而Alx4（605420）突变小鼠的多指依赖于Shh 信号传导。

博斯等人（2002）产生了转基因小鼠，其突变位于 Gli3 锌指 DNA 结合结构域的 3 引物处。这些小鼠在出生后不久就死亡，表现出中央多指畸形以及广泛的发育异常，涵盖几乎所有常见的 PHS 特征，包括肛门闭锁；胃肠道、会厌和喉部缺陷；肾脏发育异常；以及缺乏肾上腺。 TUNEL 检测显示这些动物的指间网内细胞凋亡减少，尽管也参与这一过程的 MSX2（123101）表达显然没有受到影响。

巴纳等人（2005）发现了 Gli3 和 Plzf（176797）之间的遗传相互作用，这种相互作用在后肢（股骨、胫骨、腓骨）所有近端软骨凝结的肢体发育的早期阶段特别需要。值得注意的是，在 Gli3/Plzf 双敲除小鼠胚胎中，包括足部的远端凝结相对不受干扰。巴纳等人（2005）证明Gli3和Plzf的合作活动建立了近端肢芽中软骨细胞祖细胞的正确时间和空间分布，孤立于近端-远端（P-D）模式标记和整体肢芽大小。此外，双敲除胚胎中的肢体缺陷与肢体发育开始时表达骨形态发生蛋白受体 1B 型（Bmpr1b；603248）的近端间充质细胞特定子集的短暂死亡相关。巴纳等人（2005）得出结论，近端和远端骨骼元素的发育在早期肢芽形成过程中受到明显调节。脊椎动物肢体最初分为两个不同的分子域，这与化石证据一致，表明肢体的上肢和下肢具有不同的进化起源。

马泰拉等人（2008）发现小鼠中 Gli3 无效突变（tyr350 至 ter）的纯合性是胚胎致死的。杂合突变小鼠表现出许多骨骼缺陷，其中一部分表现出腹侧色素沉着不足。纯合突变胚胎的早期成黑细胞数量减少。来自纯合突变体胚胎的神经嵴细胞在培养物中分化为高度色素化的黑素细胞，来自纯合突变体小鼠的皮肤在皮肤移植物中产生色素，这表明Gli3缺陷的黑素细胞能够最终分化。 Gli3 突变的杂合性增加了 Sox10（602229） +/- 小鼠（人类瓦登堡综合征（277580）模型）色素沉着不足表型的外显率和严重程度。 Gli3 的 C 端截短突变体保留了其转录抑制子功能，但不保留激活子结构域，足以诱导小鼠胚胎中的黑素细胞分化。马泰拉等人（2008）得出结论，GLI3 的阻遏功能是黑素细胞规范所必需的。

Renault 等人使用 RT-PCR 分析（2009）证实 Gli3 +/- 小鼠单倍体不足，Gli3 表达显着降低。 Gli3+/-小鼠的肌肉组织表现正常，Gli3+/-小鼠没有表现出明显的心血管功能异常。在手术诱导心肌梗塞后，Gli3+/-小鼠的毛细血管密度和左心室射血分数降低，表明Gli3有助于缺血组织修复。 Gli3+/-小鼠在诱导后肢缺血后表现出毛细血管密度降低，表明Gli3也有助于缺血后肢的血管生长。此外，Gli3+/-小鼠在角膜血管生成模型中表现出对血管内皮生长因子（VEGFA；192240）的血管生成反应受损。

谢思等人（2012）使用小鼠遗传学分析了指趾模式（迭代指趾/非指趾模式）是如何生成的，并表明 Hoxa13（142959）和 Hoxd11（142986）-Hoxd13（142989）基因（以下称为远端基因）的逐渐减少来自 Gli3 缺失背景的 Hox 基因会导致逐渐更严重的多指畸形，显示出更薄且密集的手指。结合计算机建模，他们的结果证明了指趾模式背后的图灵型机制，其中远端 Hox 基因的剂量调节指趾周期或波长。鱼鳍内骨骼模式的表型相似性表明，pentadactyl状态是通过修改祖先图灵型机制而实现的。

“额外的脚趾”突变小鼠（Gli3（Xt-J/Xt-J））具有 Gli3 基因的基因内缺失，导致无效等位基因，并已被提议作为 GCPS 的模型。赖斯等人（2010）表明Gli3在膜内骨化过程中在调节骨祖细胞增殖和成骨细胞分化中发挥双重作用。 Gli3（Xt-J/Xt-J）小鼠表现出人字缝颅缝早闭，并伴有骨祖细胞增殖和分化增加。这些细胞变化之前是 Hedgehog（Hh；参见 600725）受体 Patched1（601309）的异位表达以及缝合间质中转录因子 Twist1（601622）的表达减少。已知 Twist1 通过结合并抑制转录因子 Runx2（600211）来延迟成骨。人字缝线中的 Runx2 表达以与 Twist1 互补的模式改变。作者提出，Gli3 的缺失导致缝线骨祖细胞群依赖 Twist1 和 Runx2 的扩张以及增强的成骨细胞分化，从而导致顶骨和顶间骨之间形成骨桥。赖斯等人（2010）发现 FGF2 诱导 Twist1，使骨祖细胞增殖和分化正常化，并挽救 Gli3（Xt-J/Xt-J）小鼠的人字缝骨连接。

通过蛋白质印迹和原位杂交分析，Tanimoto 等人（2012）表明，全长 Gli3 加工成 Gli3r 发生在野生型小鼠的颅骨组织中，并且 Hh 信号传导发生在颅骨缝的成骨前部。 Gli3 缺陷小鼠由于中缝间充质细胞中 Runx2（600211）表达异常增强和 Twist1（601622）表达减少而在胚胎发生过程中出现颅缝早闭，并在人字缝中异常表达 Dlx5（600028）和 Runx2 同工型 II。 Gli3缺陷的Runx2+/-复合突变小鼠没有表现出颅缝早闭，并且额间缝中没有额外的异位骨化。此外，在 Gli3 缺陷小鼠中观察到的额间缝和人字缝的增殖增加以及成骨细胞分化相关基因的异位和上调表达在 Gli3 缺陷 Runx2 +/- 小鼠中正常化。结果表明，Gli3 信号传导对于控制 Runx2 非常重要，并且 Runx2 剂量对于维持缝合线发育过程中成骨的正确平衡也很重要。对野生型小鼠颅骨组织的蛋白质印迹和免疫组织化学分析表明，Gli3 通过涉及 Dlx5（600028）-Runx2 同工型 II 级联的经典 BMP（参见 112264）-SMAD（参见 601595）途径在颅缝发育中发挥重要作用。因此，Gli3r 的缺乏导致 Bmp 信号通过中缝间充质中的经典 Smad 通路激活，导致骨形成并引起颅缝早闭。

通过原位杂交，Bastida 等人（2020）观察到 Hoxa13 -/- 老鼠胚胎的前中胚层中 Gli3r 活性增加，该胚胎表现出缺乏拇指和并指的肢体表型，并经历了致死性。 Gli3 在野生型小鼠中具有高度动态的表达模式，但在缺乏 Hoxa13 的情况下，Gli3 表达的动态发生显着改变。 Hoxa13 最有可能在转录水平上通过负调节增强子的活性来调节自足动物中 Gli3 的表达，从而调节野生型小鼠拇指的形成。作者没有发现 Hoxa13 和 Gli3 蛋白之间存在物理相互作用的证据，支持了 Hoxa13 对 Gli3 转录调节的模型。

▼ 等位基因变异体（22 个选定示例）：

.0001 GREIG 头孢多脂综合症
GLI3、DEL

Pettigrew 等人的报告（1991）是 Greig 头多指并指综合征（GCPS; 175700）的典型报道，与导致 GLI3 基因单倍体不足的大缺失或易位有关。

.0002 帕利斯特-霍尔综合征
GLI3、1-BP DEL、2023G

在跨越 GLI3 cDNA 核苷酸 1813-2103 的外显子中，Kang 等人（1997）通过 SSCP 分析发现，2 个帕利斯特霍尔综合征（PHS; 146510）家庭的受影响成员中每个家庭的受影响成员都有不同的异常带。在 1 个家庭中，发现了引发该疾病的从头突变。一个家族显示出 1 bp 缺失（2023G），这预测了突变的移码和过早终止 16 个密码子 3-prime。在第二个家族中，他们发现 3 名受影响的成员因涉及 2012G（165240.0003）的单碱基缺失而杂合。这种缺失导致移码，并预测蛋白质终止密码子位于与其他家族相同的位置。这些突变预测蛋白质在 691 个氨基酸后被截短，而正常基因产物的预测长度为 1,596 个氨基酸。这些突变等位基因仅终止锌指结构域的 C 端，在移码和终止密码子之间具有异常蛋白质序列的 16-20 个残基。

.0003 帕利斯特-霍尔综合征
GLI3，1-BP DEL，2012G

讨论 Kang 等人在 Pallister-Hall 综合征（PHS; 146510）患者的复合杂合状态下发现的 GLI3 基因（2012G）中的 1-bp 缺失（1997），参见 165240.0002。

.0004 轴后多趾症，A1 型
GLI3、CODON 764、FS

拉达克里希纳等人（1997）在患有 A1 型轴后多指畸形（PAPA1; 174200）的印度亲属的所有成员中，在 GLI3 cDNA 的 1 个等位基因中鉴定出密码子 764 处的移码突变。

.0005 轴前多趾，IV 型
GLI3，1-BP INS，3647C

Radhakrishna 等人在印度西部古吉拉特邦的一个 4 代大家庭中，4 代以上的 22 名受影响个体表现出轴前多指畸形 IV 型（PPD4；174700）（1999）鉴定了 GLI3 基因外显子 15 中 1 bp 插入（c.3647insC）的杂合性，导致移码，预计会导致提前终止密码子（Leu1216ProfsTer30）。

.0006 帕利斯特-霍尔综合征
GLI3、GLU1147TER

Radhakrishna 等人在患有 Pallister-Hall 综合征（PHS；146510）的患者中（1999）鉴定了 GLI3 基因外显子 14 中 3439G-T 颠换的杂合性，导致无义突变 E1147X。

.0007 轴后多趾症，A1/B 型
GLI3、1-BP DEL、3707G

拉达克里希纳等人（1999）发现 3 个患有 A/B 型轴后多指畸形的家庭，即同一家庭中具有 A1 型和 B 型（见 174200），并且在某些情况下是同一个人。连锁分析显示没有与 GLI3 连锁多态性发生重组。其中一个家族在核苷酸 3707 处删除了 G，产生移码，并在添加 45 个新密码子后产生了 1,280 个氨基酸的截短蛋白质。

.0008 轴后多趾症，A1/B 型
GLI3、ARG643TER

Radhakrishna 等人在轴后多指混合型家族中，即在同一家族中具有 A1 型和 B 型（见 174200），并且在某些情况下在同一个体中（1999）在 GLI3 基因中发现了 1927C-T 转变，产生了终止密码子（R643X）。

.0009 重新分类 - 意义未知的变体
GLI3、GLY727ARG

该变体以前称为后多指，A1/B 型，根据 Hamosh（2018）对 ExAC 数据库的审查进行了重新分类。

Radhakrishna 等人在 A/B 型轴后多指畸形家族中（参见 174200），其中一些成员表现出两种形式（1999）在 GLI3 蛋白结构域 3 的一个高度保守的氨基酸中发现了一个错义突变，从 gly727 变为 arg。

Hamosh（2018）在 ExAC 数据库中发现，G727R 变体以杂合状态存在于 121,412 个等位基因中的 693 个和 4 个纯合子中，等位基因频率为 0.005（2018 年 4 月 19 日）。

.0010 GREIG 头孢多脂综合症
GLI3、GLU543TER

Kalff-Suske 等人在 24 名 Greig 头多指并指综合征（GCPS; 175700）患者中进行了研究（1999）鉴定了 15 个新突变，其中之一是 GLI3 基因第 1627 位核苷酸处的 G 到 T 颠换，导致 glu543 到 ter 突变。据说他们 J 家族的五代人都受到了影响。

索贝茨科等人（2000）在一名患有并指、大头畸形和严重骨骼发育不良的男孩中发现了这种突变与 COL2A1 基因（G973R; 120140.0031）中的 gly973 到 arg 突变相结合。该患者患有 Greig 综合征和严重的先天性脊柱骨骺发育不良（SEDC; 183900）。

.0011 帕利斯特-霍尔综合症
GLI3、72-BP INS mtDNA、EX14

Ozerov 等人先前描述了帕利斯特-霍尔综合征（PHS；146510）的散发病例（1997），特纳等人（2003）发现 GLI3 基因的外显子 14 中插入了 72 bp 的 mtDNA，产生了一个预测截短蛋白质产物的过早终止密码子。颅脑 MRI 证实患者患有下丘脑错构瘤，无内分泌异常或癫痫发作。他手上有伤疤，与去除多余尺指、掌骨融合和会厌裂有关。特纳等人（2003）发现了插入的杂合性，这在亲本中没有发现。作者对 SNP 进行了分析，表明插入 72 bp 的等位基因在 GLI3 cDNA（野生型，T）的第 2993 位有一个 C，并且母亲是 T/T 纯合子，父亲是 C /T 杂合子。因此，突变的等位基因是父系起源的。发现该插入与 2 个线粒体 tRNA 基因 MTTS2（590085）和 MTTL2（590055）部分重叠的区域相同。

.0012 GREIG 头孢多脂综合症
GLI3、ARG625TRP

Debeer 等人对一个 4 代家庭中的 9 名患有 Greig 头多指并指综合征（GCPS；175700）的成员进行了临床和分子研究（2003）在 GLI3 基因中发现了 arg625-to-trp（R625W）错义突变，该突变是部分渗透的。在该家族的一个分支中，GCPS 表型通过一位没有临床症状的正常女性携带者跳过了一代，这提供了 GCPS 并不总是表现出完全外显率的证据。

.0013 严重的 GREIG 头孢多脂综合症
GLI3、ALA934PRO

Elson 等人在胼胝体发育不全和严重发育迟缓的儿童中，这都是肢端胼胝体综合征（ACLS; 200990）的主要特征，并且在 Greig 头多指并指综合征（GCPS; 175700）中罕见（2002）在 GLI3 基因的外显子 15 中发现了一个杂合的 2800G-C 颠换，导致了 ala934-to-pro（A934P）突变。出生时，他患有双侧唇裂和腭裂，前囟很大，一直延伸到额头，覆盖冠状缝，耳朵小，耳垂隆起。存在明显的距距过远，头颅 MRI 显示胼胝体发育不全。他的双手显示出双侧轴后小结，右手有一个宽大的拇指，左手拇指有部分重复。双侧也有部分皮肤并指。足部表现出大脚趾双侧重复和其他脚趾并指。按实际年龄 56 个月计算，他的心智年龄为 21 个月。基于 GLI3 杂合突变的鉴定，我们将该患者的表型归类为 GCPS，而 KIF7（611254）纯合突变已在 ACLS 患者中鉴定出。 Biesecker（2008）指出，具有与 GCPS 一致的表型和 GLI3 突变的患者可以明确诊断为 GCPS。

.0014 GREIG 头孢多脂综合症
包括 IV 型前轴多指症
GLI3、ARG290TER

Johnston 等人在 4 个患有 Greig 头多指并指综合征（GCPS; 175700）的不相关家庭中（2005）在 GLI3 基因的外显子 7 中发现了一个 868C-T 转变，导致 arg290 到 ter（R290X）的取代。

在一名轴前多指 IV 型患者（174700）中，Fujioka 等人（2005）鉴定了 GLI3 基因中 R290X 突变的杂合性。患者双脚近端和远端指骨重复，右侧第一和第二脚趾，左侧第二和第三脚趾并指，左手第三和第四指并指，但没有其他手指综合症异常。他的父亲也是该突变的杂合子，患有双侧足轴前多指，并伴有第一和第二脚趾并指，但手部没有异常。未受影响的母亲没有突变。 Biesecker 和 Johnston（2005）提出了是否有足够的表型证据来排除 Fujioka 等人报告的父子 GCPS 诊断的问题（2005）。 Fujioka 和 Ariga（2005）指出 Baraitser 等人（1983）报道称，Greig 综合征的面部特征可能非常轻微，与正常人无法区分，并提出 IV 型轴前多指畸形可能是 Greig 综合征。

.0015 轴后多趾症，B 型
GLI3，1-BP DEL，2372C

Furniss 等人在患有 B 型轴后多指畸形（PAPB；参见 174200）的患者中影响双手（2007）在 GLI3 基因的外显子 14 中发现了一个杂合 1-bp 缺失（2372delC），预计会导致移码和过早终止。进一步的研究表明，该突变导致无义介导的 mRNA 衰减。患者的父亲患有单侧 PAPB，而家庭中的一名必然携带者未受影响，表明表达性可变且外显率降低。弗尼斯等人（2007）假设相对温和的表型可能是由于无义介导的 mRNA 衰变消除了突变蛋白的毒性显性负效应。

.0016 GREIG 头孢多脂综合症
GLI3、ARG792TER

Furniss 等人在患有 Greig 头多指并指综合征（GCPS; 175700）的患者中（2007）在 GLI3 基因的外显子 14 中发现了一个杂合的 2374C-T 转变，导致 arg792 到 ter（R792X）的取代。该突变被证明会导致无义介导的 mRNA 衰减。弗尼斯等人（2007）推测该患者相对较轻的表型，比 Pallister-Hall 综合征（PHS; 146510）中观察到的表型要轻，可能是由于无义介导的 mRNA 衰变消除了有毒的显性负效应。突变蛋白。

.0017 帕利斯特-霍尔综合征
GLI3、19-BP DEL、NT2188

Killoran 等人在患有 Pallister-Hall 综合征（PHS；146510）的患者中（2000）鉴定了 GLI3 基因外显子 14 中核苷酸 2188-2207 的 19 bp 缺失的杂合性，导致移码并预测 731 个氨基酸的截短蛋白质。

.0018 GREIG 头孢多脂综合症
GLI3、GLN496TER

Wild 等人在一对患有 Greig 头多指并指综合征（GCPS; 175700）的母女中（1997）在 GLI3 基因的外显子 10 中发现了一个杂合的 1485C-T 转变，导致第一个锌指结合域中出现 gln496-to-ter（Q496X）取代，预计会消除该蛋白质的 DNA 结合潜力。

.0019 GREIG 头孢多脂综合症
GLI3、PRO707SER

在患有 Greig 头多指并指综合征（GCPS; 175700）的患者中，Wild 等人（1997）在 GLI3 基因的外显子 14 中发现了一个杂合的 2119C-T 转变，导致 pro707 到 Ser（P707S）的取代。突变发生在假定的磷酸化位点的保守残基中。

.0020 GREIG 头孢多脂综合症
GLI3、4-BP DEL、4542CCAC

McDonald-McGinn 等人在患有 Greig 头多指并指综合征（GCPS; 175700）变异型的患者中（2010）在 GLI3 基因的外显子 14 中发现了一个杂合 4-bp 缺失（4542delCCAC），导致移码和提前终止。家长研究正常。患者患有异位颅缝早闭，导致三角头畸形、上斜睑裂以及所有 4 肢的全趾轴后多指畸形。 14 个月大时，大脑没有结构性异常，发育正常。三角头畸形的存在扩大了与 GLI3 突变相关的表型。

.0021 GREIG 头孢多脂综合症
GLI3，1-BP DEL，1018A

McDonald-McGinn 等人在一名患有 Greig 头多指并指综合征（GCPS; 175700）变异的男孩中（2010）在 GLI3 基因的外显子 6 中发现了一个杂合 1-bp 缺失（1018delA），导致移码和提前终止。家长研究正常。患者患有异位颅缝早闭，导致三角头畸形、相对距距过远和多种手指异常，包括无名指和无名指双侧完全皮肤并指、右侧大脚趾重复、第 2 和第 3 趾软组织并指以及内侧偏差左边的大脚趾。 13岁时，大脑没有结构性异常，发育正常。三角头畸形的存在扩大了与 GLI3 突变相关的表型。

.0022 轴后多趾症，A1/B 型
GLI3，2-BP DEL，1615GA

在患有轴后多指畸形的 3 代非近亲沙特阿拉伯家族的受影响成员（174200）中，Al-Qattan（2012）鉴定出 GLI3 基因中 2 bp 缺失（1615delGA）的杂合性，预计会导致移码，导致早产终止密码子（R539Tfs*12）。 Al-Qattan（2012）指出，虽然这种移码预示着基因 N 末端部分的截短，并且预计会出现 GCPS 表型，但该家族成员中没有一个具有颅面特征。