LIM同源基因 3；LHX3
LIM3
HGNC 批准的基因符号：LHX3
细胞遗传学定位：9q34.3 基因组坐标（GRCh38）：9:136,196,250-136,205,128（来自 NCBI）
▼ 克隆与表达
Zhadanov等人（1995）根据其与非洲爪蟾基因的同源性，对小鼠Lhx3 cDNA进行了克隆和测序。预测的蛋白质包含 2 个串联重复的 LIM 结构域和一个同源结构域。选择性剪接产生 2 种不同的 mRNA，分别指定蛋白质 Lhx3a 和 Lhx3b，长度分别为 400 和 402 个氨基酸。Zhadanov et al.（1995）注意到LIM基序，以3个同源域蛋白lin-11（Freyd et al., 1990）、Islet-1（ISL1; 600366）和 mec-3（Way 和 Chalfie，1988）是由 50 至 60 个氨基酸残基组成的锌结合基序，其中包含半胱氨酸和组氨酸残基的保守模式，形成一对由接头分隔的锌指2个氨基酸。
Sloop 等人（1999）鉴定了人类 LHX3 的 2 个同种型：LHX3a 和 LHX3b，它们反式激活垂体基因靶标的能力不同。这些因子在 LIM 结构域和同源结构域内是相同的，但在 LIM 基序之前的氨基末端序列不同。两种亚型都定位于细胞核，并在成人垂体中表达，但基因激活研究表明了特征性功能差异。
Netchine et al.（2000）发现人类和小鼠LHX3蛋白具有94%的序列同一性。
Rajab et al.（2008）利用人类胚胎和胎儿组织的原位杂交技术，在发育中的垂体前叶和发育中的内耳感觉上皮的特定区域中检测到LHX3的表达，其模式与SOX2的模式重叠（184429） 。
▼ 基因结构
Zhadanov et al.（1995）发现小鼠中的Lhx3基因含有6个外显子。第一个 LIM 结构域由外显子 2 编码，第二个 LIM 结构域由外显子 3 编码。同源基因由外显子 4 和 5 共享。
Netchine et al.（2000）确定人类LHX3基因包含至少6个外显子并且跨越至少6 kb的基因组片段。
▼ 测绘
Sloop 等人（2000）将人类 LHX3 基因定位到染色体 9 的亚端粒区域，位于 9q34.3 条带上，该区域内发生染色体易位和插入事件。Netchine等人（2000）也通过PCR筛选一组24个杂交体细胞系并使用荧光原位杂交进一步定位，将LHX3基因定位到9q34。
Zhadanov等（1995）通过种间回交分析，将Lhx3基因定位到小鼠染色体2的近端区域，该区域与人类染色体9q和10p具有同源性。在样本中，Lhx3 和 Notch1（190198）之间发现了特别紧密的联系。Mbikay et al.（1995）也将Lhx3基因定位到小鼠染色体2。
▼ 基因功能
Tsuchida et al.（1994）发现4个LIM基因的组合表达，Isl1（600366）、Isl2（609481）、Lim1（LHX1）；601999）和 Lim3 在发育中的胚胎鸡中定义了运动神经元的亚类，这些运动神经元在脊髓中分离成柱并选择不同的轴突通路。这些基因在不同运动轴突通路形成之前和运动柱出现之前表达。
Zhadanov等人（1995）发现，在小鼠胚胎发育第9.5天，Lhx3 mRNA在垂体原基Rathke囊中积累，并且主要在成年垂体的前叶和中叶中检测到。这表明该基因产物可能参与垂体细胞分化表型的建立和维持。Lhx3 在发育早期阶段还在脊髓和后脑双侧表达，这一事实表明了其他功能。
Sloop et al.（1999）表明LHX3a反式激活α-糖蛋白子单元（CGA；118850）启动子和含有高亲和力 LHX3 结合位点的报告构建体比 LHX3b 亚型更有效。此外，LHX3a与垂体POU结构域因子PIT1（173110）协同作用，强烈诱导TSH β-子单元基因（188540）的转录，而LHX3b则不然。作者得出结论，LHX3a 和 LHX3b 之间基因激活特性的差异与其 DNA 与这些基因内位点的结合相关。短的 LHX3b 特异性氨基末端结构域抑制该分子的 DNA 结合和基因激活功能。这些数据表明，LHX3 的亚型可能在哺乳动物垂体和其他神经内分泌系统的发育过程中发挥独特的作用。
许多证据表明，运动神经元的遗传上不同的亚型在发育过程中是特定的，每种类型都具有轴突引导和细胞体迁移的特征。运动神经元亚型表达 LIM 型同源域因子的独特组合，这些因子被认为是介导细胞迁移、轴突导航或两者的细胞骨架事件的内在遗传调节因子。尽管实验性移位的运动神经元可以开辟到达目标的新路线，但在许多情况下，与正常区域完全隔离的运动神经元的轴突被动地遵循环境决定的刻板路径。为了研究运动连接的非特异性与基因控制的调节，Sharma 等人（2000）强迫所有运动神经元异位表达适合神经轴肌亚群的 LIM 基因组合，特别是 LHX3。Sharma等人（2000）证明，这种遗传改变足以将所有运动神经元的细胞体沉降模式、基因表达谱和轴突投射转变为轴向亚类的细胞体沉降模式、基因表达谱和轴突投射。然而，轴向通路的占用率升高可以覆盖它们的遗传程序，导致一些轴突投射到替代目标。
LHX3 参与 2 种相邻但不同的运动细胞类型、运动神经元和 V2 中间神经元的生成。Thaler等人（2002）通过体内功能和蛋白质相互作用分析发现LHX3直接与LIM辅因子NLI（603451）结合以触发V2中间神经元分化。然而，在运动神经元中，ISL1 可竞争与 NLI 的结合，将 LHX3 置换到 ISL1 C 末端区域的高亲和力结合位点，从而将 LHX3 从中间神经元促进因子转变为运动神经元促进因子。这种转换机制使得特定的 LIM 复合物能够在每种细胞类型中形成，并确保神经元的命运紧密分离。
Lee and Pfaff（2003）表明Neurod4（611635）和Ngn2（NEUROG2；606624）积极参与Isl1和Lhx3来指定胚胎鸡脊髓和P19小鼠干细胞中的运动神经元亚型。
Rajab等人（2008）在内耳和垂体中观察到LHX3的表达模式与SOX2重叠后，在CHO细胞中进行了转染研究，证明SOX2能够结合并激活LHX3近端启动子的转录。体外。
▼ 分子遗传学
2个不相关的近亲家庭的受累成员患有合并垂体激素缺乏症（CPHD3；Netchine 等人（221750）排除了 PROP1 基因（601538）的突变，Netchine 等人（2000）使用了一种候选基因方法，该方法是根据有记录的小鼠隐性致命突变的垂体异常而开发的，该突变是通过靶向破坏 Lhx3 产生的（Sheng et al., 1996）并鉴定了LHX3基因中无义突变和基因内缺失的纯合性（分别为600577.0001和600577.0002）。两个家族的受影响个体均缺乏除促肾上腺皮质激素外的所有垂体前叶激素，并且还表现出颈椎强直。这些数据被认为与 LHX3 在所有垂体前叶细胞类型（促肾上腺皮质激素除外）以及垂体外结构的正常发育中的功能一致。
Bhangoo等人（2006）在一名患有CPHD和颈椎强直的6.75岁男孩中鉴定出LHX3基因（600577.0003）中1-bp缺失突变的纯合性。
Sloop 等人（2000）研究了 9 名患有 CPHD 或单纯 GH 缺乏症的儿童，所有儿童均具有垂体发育异常，特点是后叶位置异位且前叶经常发育不全。未检测到 LHX3 基因功能丧失突变。
Pfaeffle等（2007）从代表342个家系的366名垂体功能不全患者中鉴定出4个家系（1.9%）的7名受试者具有LHX3突变（600577.0004-600577.0007）。48 名单纯 GH 缺乏症患者均未出现 LHX3 突变。作者得出的结论是，LHX3 突变是 CPHD 的罕见原因，并且颈部旋转受限并不是普遍特征，因为在 1 个突变阳性家族（600577.0007）的 3 名受影响同胞中没有观察到这种情况。
Rajab等人（2008）对来自2个无关近亲家庭的4名患者的LHX3基因进行了测序，这些患者表现为早发性垂体功能减退症，伴有新生儿低血糖、短颈旋转受限和轻度感音神经性听力损失，并鉴定了大基因内的纯合性分别为缺失（600577.0008）和无义突变（600577.0009）。Rajab et al.（2008）指出，这些患者的表型包括一些以前与LHX3突变无关的特征，包括ACTH缺乏和感音神经性听力损失。3名受影响的家族成员也表现出皮肤松弛和骨骼异常；作者认为，第二个隐性突变可能在该家族中发生分离。
▼ 动物模型
一个称为“stubby”（stb）的隐性突变对应到染色体2上与Lhx3基因相同的区域（Mbikay et al., 1995）。纯合stb小鼠表现出不成比例的矮化，表现为比正常的头部、身体和腿短。虽然 stb/stb 女性具有生育能力，但男性却没有。考虑到 lim3 在垂体中的优先表达、其反式激活垂体基因的能力以及该腺体对于调节生长和生育力的重要性，作者认为 Lhx3 是小 stb 突变的良好候选基因。
Shen 等人（1996）利用小鼠 Lhx3 基因的靶向破坏来分析 Rathke 囊细胞和垂体细胞谱系的生长和分化。携带该突变的杂合子小鼠显然是正常且具有生育能力的，而纯合子胚胎则死产或在出生后 24 小时内死亡。后脑、脊髓和松果体基本正常；垂体后叶看起来正常，但垂体前叶和中叶缺失。尽管一些Lhx3 -/- 袋细胞能够分化并表达促肾上腺皮质激素谱系标记物POMC（176830），但这些细胞未能增殖。肾上腺皮质发育不全，继发于垂体激素缺乏。Shen et al.（1996）指出，Lhx3 -/- 小鼠为研究垂体发育和下丘脑-垂体轴的个体发育提供了遗传范例。
Sharma 等人（1998）在小鼠中使用 CRE 介导的谱系追踪定义了运动神经元发育过程中 2 个相关基因 Lhx3 和 Lhx4 的表达。他们发现这些因素具有极其动态的表达模式。在运动神经元诞生时的一段时间内，Lhx3 和 Lhx4 在从神经管向腹侧延伸轴突的所有运动神经元类别中表达（v-MNs）。相比之下，从神经管（d-MN）向背侧发送轴突的运动神经元来自出生时不表达 Lhx3 和 Lhx4 的细胞。v-MN 诞生后，Lhx3 和 Lhx4 被限制为单个运动柱。为了测试这些LIM同源域因子是否指定v-MN或运动柱身份，Sharma等人（1998）检查了Lhx3 -/-，Lhx4 -/-，以及Lhx3 -/-和Lhx4 -/-（双突变体，DKO） ） 基因敲除小鼠。在 DKO 小鼠中，运动神经元继续分化；然而，v-MN 细胞获得了 d-MN 的特性，即它们转换其亚类身份，成为从神经管向背侧延伸轴突的运动神经元。此外，单独消除 Lhx3 或 Lhx4 不会产生这种表型，表明这些因子在运动神经元中具有相似的活性。Sharma 等人（1998）还表明，当 Lhx3 在 d-MN 细胞祖细胞中错误表达时，Lhx3 足以指定 v-MN 身份。这些研究表明，Lhx3 和 Lhx4 的作用孤立于触发运动神经元分化的因素，以控制运动神经元轴突从神经管出口点的选择。
▼ 等位基因变异体（9个精选例子）：
.0001 垂体激素缺乏症，综合，3
LHX3、TYR116CYS
近亲家庭中有 3 名同胞合并垂体激素缺乏并伴有颈椎强直（CPHD3；221750），Netchine et al.（2000）在LHX3基因的外显子3中发现了一个347A-G转换，导致LIM2结构域中系统发育保守残基处的tyr116到cys（Y116C）取代。未受影响的母亲和 2 名未受影响的同胞的突变是杂合的，而在 30 个不相关的对照中未发现这种突变。MRI 记录了 2 名受影响同胞的垂体前叶严重发育不全。Rajab 等人（2008）重新评估了 Netchine 等人（2000）最初报告的 2 名同胞，发现他们分别患有轻度和中度听力损失。
.0002 垂体激素缺乏症，综合，3
LHX3，23-BP DEL
一名 19 岁男性，近亲结婚，患有垂体激素缺乏症和颈椎强直（CPHD3；221750），Netchine et al.（2000）在LHX3基因中发现了一个23-bp的缺失（467del23），涉及外显子3的最后3个碱基（密码子156和157）和邻近的剪接供体位点，并预测导致缺乏整个同源结构域的严重截短的蛋白质。未受影响的父母的缺失是杂合的，而在 30 个不相关的对照中未发现这种情况。通过 MRI 检查，该患者发现垂体前叶增大，而 10 年前进行的 CT 扫描并未记录到该情况。Rajab等人（2008）重新评估了这名患有严重智力障碍的患者，并根据没有任何声诱发电位（AEP）诊断为完全性耳聋。
.0003 垂体激素缺乏症，综合，3
LHX3，1-BP DEL，159T
一名 6 岁男孩，合并垂体激素缺乏，颈椎强直（CPHD3；221750），Bhangoo et al.（2006）鉴定了LHX3基因外显子2中1-bp缺失（159delT）的纯合性。该突变会导致移码，预计会导致产生短的、无活性的 LHX3 蛋白。临床上未受影响的父母具有正常的垂体前叶激素谱，都是突变的杂合子。
.0004 垂体激素缺乏症，综合，3
LHX3、ALA210VAL
2 名同胞合并垂体激素缺乏和颈部旋转受限（CPHD3；221750），由印度近亲出生，Pfaeffle et al.（2007）鉴定出LHX3基因（LHX3a）629C-T转变的纯合性，导致ala210到val（A210V）的取代。该突变与 DNA 结合减少和垂体基因激活有关，与观察到的激素缺乏一致。健康的父母和未受影响的兄弟是该突变的杂合子。
.0005 垂体激素缺乏症，综合，3
LHX3、GLU173TER
一名合并垂体激素缺乏和颈部旋转受限的男孩（CPHD3; 221750），摩洛哥近亲出生，Pfaeffle et al.（2007）鉴定出LHX3基因外显子3的复杂突变的纯合性，其中LHX3a ORF的287/288位的GC碱基被删除并被4取代-bp插入（TCCT）。该突变从密码子 72 开始移动 ORF，导致引入 77 个不正确的氨基酸，并在位置 173（E173X）处提前终止密码子。该突变与 DNA 结合减少和垂体基因激活有关，与观察到的激素缺乏一致。父母的突变是杂合的。
.0006 垂体激素缺乏症，综合，3
LHX3、删除
一名合并垂体激素缺乏和颈部旋转受限的男孩（CPHD3; 221750），由近亲阿尔及利亚父母所生，Pfaeffle 等人（2007）鉴定出 LHX3 完全缺失的纯合性。该突变与 DNA 结合减少和垂体基因激活有关，与观察到的激素缺乏一致。父母双方仅显示 1 个可检测的等位基因。
.0007 垂体激素缺乏症，综合，3
LHX3、TRP224TER
3 名同胞合并垂体激素缺乏症（CPHD3；Pfaeffle et al.（2007）鉴定出LHX3基因（LHX3a）第5外显子中672G-A转变的纯合性，导致在第224位（trp224-to-ter; 221750）过早终止。W224X）和羧基末端的丢失。该突变与 DNA 结合减少和垂体基因激活有关，与观察到的激素缺乏一致。6 名未受影响的同胞中有 4 名及其父母为突变杂合子。在 3 名受影响的同胞中未观察到颈部旋转受限。
.0008 垂体激素缺乏症，综合，3
LHX3，3,088-BP DEL
3 名来自近亲家庭的患者患有早发性垂体功能减退症，伴有新生儿低血糖、短颈旋转受限和轻度感音神经性听力损失（CPHD3；221750），Rajab 等人（2008）鉴定出 LHX3 基因（c.80532_775+454del3088）中 3,088 bp 缺失的纯合性，导致外显子 2 至 5 完全丢失。未受影响的父母和同胞都是杂合子删除。3名受影响的同胞也表现出皮肤松弛和骨骼异常；作者认为，第二个隐性突变可能在该家族中发生分离。
.0009 垂体激素缺乏症，综合，3
LHX3、LYS50TER
一名近亲出生的男孩，在婴儿期被诊断患有联合垂体激素缺乏症（CPHD3；221750）患有垂体发育不全，Rajab et al.（2008）通过MRI鉴定了LHX3基因外显子2中267A-T颠换的纯合性，导致lys50-to-ter（K50X）取代。未受影响的父母都是该突变的杂合携带者。患者随后出现骨骼发育不良、颈部短、背部僵硬、胸椎后凸等症状，听力学评估显示双侧严重（96 dB）感音神经性听力损失。ACTH 刺激明确证实了该患者 ACTH 缺乏的诊断。
