PROSPERO相关同源基因1；PROX1
同源基因 PROX1
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包含 PROX1 -11 KB 增强器
HGNC 批准的基因符号：PROX1
细胞遗传学定位：1q32.3 基因组坐标（GRCh38）：1:213,983,151-214,041,510（来自 NCBI）
▼ 说明
PROX1是一种同源基因转录因子，在晶状体、视网膜、肝脏、胰腺、心脏和淋巴管系统等多种组织的发育过程中发挥着至关重要的作用（Kazenwadel等人总结，2023）。
▼ 克隆与表达
Zinovieva 等人（1996）描述了与小鼠 Prox1 同源基因同源的人类基因的分离。使用对应于小鼠Prox1基因的PCR探针来筛选人类基因组DNA文库。使用与人 PROX1 cDNA 相对应的 PCR 探针筛选胎儿脑 cDNA 文库。人和鸡PROX1核苷酸序列的比较表明，它们高度保守，总体同源性为94%。在同源域和 Prospero 域中，基因是相同的。Prospero 结构域与果蝇基因中的结构域一致，该基因在果蝇中枢神经系统和正在发育的眼睛分泌晶状体的视锥细胞中表达。人类序列的外显子 1 与鸡 PROX1 cDNA 的 3 个选择性剪接变体没有明显的相似性。发现人类 PROX1 外显子 1 包含重复序列。mRNA 分析显示，Prox mRNA 存在于许多不同的人体组织中，并且晶状体的水平最高。在除晶状体以外的所有组织中，PROX1 cDNA 与 8 kb 的单条带杂交。在胚胎晶状体中，存在 2 kb 的附加成分，该成分似乎是通过选择性剪接衍生的。Zinovieva et al.（1996）指出，由于他们分离的cDNA只有2,924 bp，而mRNA转录本为8.0 kb，因此cDNA的5-prime和3-prime非翻译区的很大一部分仍未被克隆。
Burke and Oliver（2002）利用LacZ报告基因、原位杂交和RT-PCR分析表明，Prox1是小鼠胚胎内胚层中最早表达的基因之一，表达仅限于将成为肝脏、胰腺和背侧后肠的区域。
PROX1 -11 kb 增强剂
Kazenwadel等（2023）通过染色质免疫沉淀测序分析，鉴定出PROX1启动子上游约11 kb处的一段序列，该序列增强了原代人真皮淋巴内皮细胞（LEC）中PROX1的表达。该增强子的核苷酸序列在人类、小鼠和斑马鱼中高度保守，包括GATA2（137295）和NFATC1（600489）共有结合位点的保守。对转基因小鼠和斑马鱼的体内分析表明，Prox1 -11 kb 增强子在整个发育过程中驱动淋巴管系统中的基因表达，并且在瓣膜内皮细胞中的表达水平特别高。
▼ 基因结构
Zinovieva et al.(1996)通过对cDNA和基因组DNA克隆的联合分析发现PROX1基因至少由5个外显子和4个内含子组成。
▼ 测绘
Zinovieva et al.（1996）通过体细胞杂交分析将PROX1基因定位到染色体1。他们还报告说，PROX1 基因位于 YAC 重叠群内，该重叠群对应到染色体 1q32.2-q32.3。Zinovieva et al.（1996）报道，Usher综合征II型（276901）在染色体1上定位到该区域附近，PROX1可以被认为是该疾病的候选基因。
▼ 基因功能
Wigle 和 Oliver（1999）报道 Prox1 基因在内皮细胞亚群中表达，该亚群通过出芽和萌芽产生淋巴系统。这些细胞在静脉中的最初定位和随后的出芽都是两极分化的，这表明未识别的引导信号调节了这一过程。在 Prox1 缺失的小鼠中，尽管血管生成和血管系统的血管生成不受影响，但出芽和发芽被抑制。这些发现表明 Prox1 是淋巴系统发育的特异性且必需的调节因子，并且血管和淋巴系统孤立发育。
在肝脏规格、增殖和分化的早期阶段需要几个基因。Sosa-Pineda et al.（2000）报道了小鼠肝细胞迁移需要Prox1。Prox1的缺失导致肝脏变小，肝细胞簇数量减少，周围被富含层粘连蛋白的基底膜包围。
视网膜祖细胞在发育过程中调节其增殖，以便在适当的时间产生正确数量的每种细胞类型。Dyer et al.（2003）发现，同源结构域蛋白Prox1调节胚胎视网膜中祖细胞退出细胞周期。缺乏 Prox1 的细胞不太可能停止分裂，并且 Prox1 的异位表达迫使祖细胞退出细胞周期。其他观察结果表明，Prox1 活性对于脊椎动物视网膜中的祖细胞增殖和细胞命运决定既是必要的也是充分的。
Francois et al.（2008）证明Sox18（601618）作为分子开关诱导淋巴管内皮细胞分化。Sox18 在主静脉细胞的子集中表达，这些细胞随后共表达 Prox1 并迁移形成淋巴管。Sox18 通过与其近端启动子结合直接激活 Prox1 转录。
Johnson等人（2008）表明，小鼠淋巴内皮细胞的分化是一个可塑性和可重编程的过程，依赖于恒定的Prox1活性。在培养的淋巴内皮细胞中小干扰RNA介导的Prox1下调或在胚胎、出生后或成年阶段条件性下调Prox1足以将淋巴内皮细胞重编程为血液内皮细胞。
Kazenwadel et al.（2010）鉴定出一个microRNA-181（MIR181; 参见 612742）-在人类、小鼠、大鼠和鸡 PROX1 转录本的 3 引物末端 100% 保守的结合序列。Mir181a结合Prox1的3素序列，抑制其转录，并导致其降解。原位杂交和免疫组织化学分析显示，Mir181a 和 Prox1 在胚胎小鼠晶状体和视网膜以及成人和胚胎血液和淋巴内皮细胞中相互表达。Mir181a 在胚胎淋巴内皮细胞中的过度表达导致 Prox1 mRNA 降解，减少 Prox1 蛋白表达并导致淋巴内皮细胞向血管表型重新编程。相反，用 Mir181a antagomir 处理原代胚胎血管内皮细胞会增加 Prox1 mRNA 水平。Kazenwadel等（2010）得出结论，MIR181A通过控制PROX1基因表达在胚胎血管发育中发挥作用。
Wong等人（2017）报道，在转基因小鼠模型中，淋巴管内皮细胞（LEC）特异性丧失CPT1A（600528）（一种脂肪酸β-氧化速率控制酶）会损害淋巴管发育。LEC 使用脂肪酸 β-氧化进行增殖，并在 LEC 分化过程中对淋巴标记物表达进行表观遗传调控。从机制上讲，转录因子 PROX1 上调 CPT1A 表达，从而增加依赖于脂肪酸 β-氧化的乙酰辅酶 A 的产生。乙酰辅酶 A 被组蛋白乙酰转移酶 p300（602700）用来乙酰化淋巴管生成基因处的组蛋白。PROX1-p300 相互作用促进 PROX1 靶基因的优先组蛋白乙酰化。通过这种代谢依赖性机制，PROX1 介导表观遗传变化，促进淋巴管生成。Wong等人（2017）发现，阻断CPT1酶会抑制损伤诱导的淋巴管生成，而通过补充乙酸盐来补充乙酰辅酶A可以在体内挽救这一过程。
Gizaw等人（2022）证明PROX1是横纹肌肉瘤（RMS）细胞系致瘤性的关键调节因子。RMS 细胞系中的 PROX1 沉默使细胞系恢复到其起源细胞类型（间充质干细胞），但肌源性标记物丢失。PROX1被发现在RMS中调节FGFR1（136350）和FGFR4（134935），这使得Gizaw等人（2022）提出靶向FGFR的协同抑制可以代表RMS的治疗方法。
▼ 动物模型
Prox1同源基因的表达模式表明它在包括晶状体在内的多种胚胎组织中发挥作用。为了分析哺乳动物发育过程中对 Prox1 的需求，Wigle 等人（1999）在小鼠体内灭活了该基因座。Prox1 缺失的纯合子小鼠在妊娠中期因多种发育缺陷而死亡。Wigle 等人（1999）描述了对晶状体发育的特殊影响。Prox1失活导致细胞增殖异常、细胞周期抑制剂Cdkn1b（600778）和Cdkn1c（600856）表达下调、E-cadherin（192090）错误表达以及不适当的细胞凋亡。因此，突变的晶状体细胞无法正确极化和伸长，导致晶状体中空。这些数据提供的证据表明，末端纤维分化和伸长的进展取决于晶状体发育过程中的 Prox1 活性。
多个器官合作调节食欲、新陈代谢以及葡萄糖和脂肪酸稳态。Harvey 等人（2005）发现并描述了淋巴管系统功能障碍是成人肥胖的一个原因。他们发现，小鼠中同源基因 Prox1 的单个等位基因的功能性失活会导致成年期肥胖，这是由于错误的和破裂的淋巴管导致异常的淋巴液渗漏。他们提出 Prox1 杂合小鼠是成年肥胖和淋巴血管疾病的模型。他们提出淋巴管系统和脂肪组织之间存在串扰。他们提出了一个模型，其中淋巴连接分两个阶段促进脂肪组织积累：首先，现有脂肪细胞中泄漏脂质的储存增加导致脂肪细胞肥大；其次，一旦脂肪细胞达到最大脂质储存能力，前脂肪细胞分化的促进会导致老年和肥胖小鼠的脂肪细胞增生。Harvey et al.（2005）提出，在人类中，与淋巴管发育相关的基因中的单核苷酸多态性（SNP）可能使个体易患成人肥胖症。
Westmoreland 等人（2012）发现，胰腺特异性缺失 Prox1 的小鼠能够存活，并且许多小鼠的寿命与对照组相当。然而，所有突变小鼠的胰腺稳态逐渐恶化，在某些情况下，突变小鼠会自发死亡或因健康状况不佳而被杀死。对 Prox1 突变胚胎的分析表明，Prox1 的缺失会降低细胞增殖和胰腺生长。此外，胰腺中Prox1的缺失导致多种外分泌改变，最显着的是腺泡细胞过早分化、导管细胞增殖增加、导管形态发生改变以及密蛋白表达失衡。在胚胎胰腺中也发现了胰岛细胞的一些微小变化，但β细胞发育并未受到影响。在出生后的小鼠中，胰腺中发生了腺泡细胞的大量损失，成年小鼠逐渐出现了持久的胰腺病理学。
PROX1 -11 kb 增强子突变小鼠
Kazenwadel等人（2023）发现，Prox1 -11 kb增强子缺失的纯合子小鼠中有相当大比例发生围产期死亡，受影响严重的新生儿表现出颈静脉和胸部区域严重肿胀。纯合突变小鼠在胚胎第 13.5 天后表现出淋巴管缺陷，但存活至 1 周的小鼠通常会继续生长并具有生育能力。Prox1 -11 kb 增强子以组织特异性方式发挥作用，由于增强子丢失而导致 Prox1 表达减少，导致 LEC 身份部分丧失并恢复为血管内皮细胞身份。此外，Gata2 充当关键因子，促进关键淋巴转录调节因子（包括 Prox1 本身）在 -11 kb 增强子处的募集，累积增加 Prox1 转录，特别是在瓣膜内皮细胞中。此外，野生型LEC表现出从内皮细胞转变为造血细胞的能力，并且这种潜力随着小鼠中-11kb增强子的缺失而增加。
