EMPTY SPIRACLES 同源基因 2; EMX2
空气孔，果蝇，2，同源物
HGNC 批准的基因符号：EMX2
细胞遗传学定位：10q26.11 基因组坐标（GRCh38）：10:117,542,746-117,549,546（来自 NCBI）
▼ 说明
同源域转录因子 EMX2 对于中枢神经系统和泌尿生殖发育至关重要。EMX1（600034）和EMX2与发育中的果蝇头部表达的“空气孔”基因有关。
▼ 克隆与表达
通过EST数据库检索，Noonan等（2001）在10q25.3-q26.1子宫内膜癌缺失区间鉴定出了EMX2基因（见601728）。Northern 印迹分析揭示了 3.0 kb 转录物在大脑、肾脏和子宫中的表达。绝经后子宫内膜中的表达比绝经前子宫内膜中的表达更丰富，并且在原发性子宫内膜样腺癌和子宫内膜癌细胞系中表达较低。cDNA 文库筛选后，编码 EMX2 的全长 cDNA 被组装。推导的252个氨基酸的蛋白质包含61个氨基酸的同源基因。除了人类中的多聚（A）延伸之外，同源基因 N 端的 153 个残基是保守的。
▼ 基因结构
Brunelli et al.（1996）确定EMX2基因有3个外显子。同源结构域部分包含在外显子 2 中，部分包含在外显子 3 中。
▼ 测绘
Kastury等（1994）报道了4个人类同源基因的染色体位置：EMX1、EMX2、OTX1（600036）和OTX2（600037）。Kastury等（1994）利用体细胞杂交和荧光原位杂交技术确定，4个含有人类同源基因的基因与7p15-p14、17q21-q22、12q12-上的4个HOX基因簇中的任何一个都没有连锁。 q13 和 2q31。相反，OTX2 对应到染色体区域 14q21-q22；OTX1 至 2p13；EMX2 至 10q26.1；和 EMX1 至 2p14-p13。Bosetti et al.（1997）证明同源 Emx2 基因定位于远端小鼠染色体 19。
EMX2 定位到 10q26 上与假定的子宫内膜肿瘤抑制因子相对应的等位基因缺失区域（Peiffer et al., 1995；Peiffer-Schneider 等，1998）。
▼ 基因功能
Emx1 和 Emx2 基因在小鼠胚胎发育中的头侧脑中表达（Boncinelli et al., 1995）。
外在和遗传机制在确定哺乳动物新皮质区域中的贡献一直是一个有争议的问题。Bishop等（2000）分析了调节基因Emx2和Pax6（607108）的作用，这两个基因在新皮质脑室区的特定区域以相反的梯度表达。分子标记模式的变化以及皮质和丘脑之间的区域特异性连接表明，Emx2 和 Pax6 突变小鼠的新皮质区域化以相反的方式发生了不成比例的改变，这与它们的反梯度表达预测的相反：嘴部区域扩大，尾部区域收缩。 Emx2 突变体，而 Pax6 突变体则出现相反的效果。Bishop et al.（2000）得出结论，Emx2 和 Pax6 协同调节新皮质的区域化并赋予皮质细胞区域身份。
Fukuchi-Shimogori and Grove（2003）利用子宫内微电穿孔技术操纵小鼠皮质原基的基因表达和功能，发现Emx2调节成纤维细胞生长因子-8（FGF8）；600483）在新皮质区域模式的发展中。
Noonan et al.（2001）提出EMX2在抑制子宫内膜上皮增殖中的作用。
在EMX2所在染色体10q26上的子宫内膜癌缺失区间内，Noonan et al.（2003）在与EMX2相反的链上发现了一个基因，并将其命名为EMX2OS（607637）。EMX2OS 转录本与 EMX2 转录本重叠，表明 EMX2OS 转录本可能具有调节 EMX2 的功能。
Daftary 和 Taylor（2004）对患有和不患有子宫内膜异位症的女性子宫内膜中 EMX2 的月经周期依赖性表达进行了表征（131200）。在没有子宫内膜异位症的情况下，与增殖期的水平相比，植入前子宫内膜中的 EMX2 mRNA 水平下降了 50%。在子宫内膜异位症患者的子宫内膜中，EMX2 水平在植入期间并未降低。为了确定子宫内膜 EMX2 水平升高是否是由于 HOXA10（142957）介导的转录抑制失败（继发于子宫内膜异位症中 HOXA10 水平低），他们用 HOXA10 反义和 EMX2 报告基因构建体转染基质细胞。报告基因表达增加，表明 HOXA10 介导的转录抑制被逆转。Daftary和Taylor（2004）得出结论，患有子宫内膜异位症的女性子宫内膜EMX2表达异常，并且是由HOXA10表达改变介导的。
▼ 分子遗传学
Brunelli等人（1996）将脑裂畸形（269160）描述为一种极其罕见的先天性疾病，其特征是大脑半球内有全层裂隙。裂隙内衬有灰质，最常见的是副外侧区（Wolpert 和 Barnes，1992）。大脑半球的大部分可能缺失并被脑脊液取代。在寻找 Emx1、Emx2、Otx1 和 Otx2 基因（这些基因在发育中的小鼠前脑中表达）的人类同源突变时，Brunelli 等人（1996）发现，8 名严重脑裂畸形患者中，有 3 名是杂合子。 EMX2基因的不同突变（600035.0001-600035.0003）。其中一种突变是同源结构域的移码，导致其羧基末端（包括整个识别螺旋）发生改变。另外 2 个是同源结构域上游第一个内含子中的 3-prime 剪接位点突变，这阻止了 EMX2 转录本在体外的适当剪接。所有 3 种突变都是从头突变，因为患者的父母中不存在这些突变。因此，作者得出结论，EMX2 蛋白似乎是人类大脑皮层正确形成所必需的。
根据所涉及区域的大小和唇裂的分离情况，已经描述了两种类型的脑裂畸形（Wolpert 和 Barnes，1992）。I 型脑裂畸形由融合裂组成。这种融合的软脑膜-室管膜接缝在发育中的大脑中形成一条沟，并由多微回灰质排列。在 II 型脑裂畸形中，存在一个巨大的缺损，即大脑皮层中充满液体并衬有多小脑回灰质的全半球裂隙。临床表现取决于病变的严重程度。I 型患者通常几乎正常；他们可能会出现癫痫发作和痉挛。II 型异常通常会出现智力低下、癫痫发作、肌张力低下、痉挛、无法行走或说话以及失明。Brunelli等（1996）证实EMX2突变的患者属于II型类别。作者推测 EMX2 可能在控制皮质神经母细胞的细胞增殖和/或有丝分裂后神经元的细胞迁移中发挥作用，因为已知这些细胞根据其出生日期到达成熟皮质中的最终目的地（Boncinelli et等，1995）。
轻度脑裂畸形患者通常几乎正常，但可能表现出部分癫痫发作和轻度痉挛性偏瘫。相反，双侧开唇裂患者通常有小头畸形、严重发育迟缓、严重智力低下和痉挛性四肢瘫痪。除了先前报道的 8 例散发性脑裂畸形病例中的 7 例 EMX2 突变分析之外，Faiella 等人（1997）还分析了另外 10 名患者，其中包括 2 名兄弟。发现 6 名患者存在 EMX2 新生突变杂合子。特别是，患有严重双侧脑裂畸形的两兄弟表现出影响第一个内含子剪接的相同突变（600035.0004），而他们的父母和两个未受影响的兄弟姐妹中不存在这种突变。据推测，这是父母一方生发嵌合的一个例子。其他一些携带突变的患者患有与部分性癫痫相关的轻度单侧脑裂畸形。
通过对子宫内膜样腺癌和苗勒管中胚层肿瘤的突变分析，Noonan et al.（2001）鉴定了多种EMX2变异体，包括正常DNA中未发现的体细胞突变、正常DNA样本中存在的内含子多态性以及3-prime非翻译区的多态性。Noonan et al.（2001）得出结论，EMX2很可能参与分化控制，并可能参与肿瘤抑制。
Tietjen 等人（2007）对 84 名脑裂畸形先证者（其中 53 人之前已被 Curry 等人（2005）描述过）的 EMX2 基因进行了测序，没有发现病理突变。作者认为 EMX2 突变是脑裂畸形的一个罕见原因。
Merello等（2008）在39例脑裂畸形患者中发现EMX2基因没有突变。其中两名患者是姐妹，另外两名患者各有家族史，代表该系列总共 3 个家庭。Merello等（2008）指出，同一组Brunelli等（1996）和Faiella等（1997）的研究结果从未被重复，这对研究结果的有效性提出了质疑。Merello et al.（2008）的结论是，EMX2 突变充其量只是脑裂畸形的一个非常罕见的原因。
Hehr等人（2010）也在52名脑裂畸形患者中发现没有EMX2突变，这对EMX2突变作为病因的功能意义提出了质疑。
▼ 动物模型
Miyamoto等人（1997）在Emx2突变小鼠中的观察结果表明，在后肾发生过程中，Emx2对于后肾间质中Pax2（167409）诱导后的输尿管芽功能至关重要。
Hamasaki et al.（2004）创造了携带由巢蛋白驱动的 Emx2 转基因的小鼠（NES；600915）启动子，导致 Emx2 在皮质祖细胞中过度表达，其时间框架和位置与野生型动物中的 Emx2 相同。纯合 nestin-Emx2 小鼠的皮质大小、分层、丘脑和丘脑皮质寻路均正常。然而，主要感觉和运动区域的大小发生了不成比例的改变，并且向头外侧移动。杂合转基因小鼠也有类似但较小的变化。相反，杂合 Emx2 敲除小鼠则出现相反的变化。在 nestin-Emx2 小鼠的头侧皮质祖细胞中 Pax6 的表达下调，而连合板中的 Fgf8 表达不受影响。Hamasaki et al.（2004）得出结论，Emx2 和 Pax6 指定初级皮质区域的大小和位置。
▼ 等位基因变异体（4个精选例子）：
.0001 脑裂
EMX2，1-BP INS
在一名脑裂畸形患者（269160）中，Brunelli 等人（1996）证明了 EMX2 基因的同源基因中插入 A 的杂合性。由此产生的移码改变了同源域的 C 末端，包括整个识别螺旋。父母中不存在这种突变。
.0002 脑裂
EMX2、IVS1AS、GA、-1
在散发性脑裂畸形病例（269160）中，Brunelli 等人（1996）证明了 EMX2 基因剪接位点突变的杂合性。该患者的突变是同源基因上游内含子 1 的 3-prime 剪接位点 -1 位置处的 G 到 A 的转变。该突变不存在于亲本或对照个体的 512 个染色体中。
.0003 脑裂
EMX2、IVS1AS、GT、-4
在散发性脑裂畸形病例（269160）中，Brunelli et al.（1996）描述了EMX2基因内含子1的3-prime剪接位点的突变：-4位点的G-to-T颠换。
.0004 脑裂
EMX2、GT、外显子 2、NT1
在患有与胼胝体发育不全/发育不全相关的严重双侧脑裂畸形（269160）的 2 名兄弟中，Faiella 等人（1997）鉴定了 EMX2 基因外显子 2 的核苷酸 1 的 G-to-T 颠换杂合性，预测如果剪接正确，则将相应的氨基酸残基从甘氨酸更改为缬氨酸。转染实验未能证明用突变的EMX2转染的细胞的细胞质中存在任何正确剪接的mRNA，表明该突变导致剪接缺陷。在父母或 2 个未受影响的同胞中未发现该突变，表明父母之一存在生发嵌合体。
