NK2 同源基因 1; NKX2-1
甲状腺转录因子 1；TITF1
TTF1
甲状腺核因子
NK2，果蝇，A 的同源物；NKX2A
NK2.1, 小鼠, 同源物
甲状腺特异性增强剂结合蛋白；TEBP
HGNC 批准的基因符号：NKX2-1
细胞遗传学定位：14q13.3 基因组坐标（GRCh38）：14:36,516,397-36,520,232（来自 NCBI）
▼ 说明
NKX2-1 基因编码一种转录因子，在甲状腺、肺和前脑区域，特别是基底神经节和下丘脑的早期发育过程中表达（Thorwarth 等人总结，2014）。
▼ 克隆与表达
Guazzi等人（1990）将其称为甲状腺转录因子-1（TTF1），是一种介导甲状腺特异性基因转录的38kD核蛋白。Guazzi等（1990）从小牛甲状腺中纯化了该蛋白，获得了部分氨基酸序列，并根据肽数据使用简并引物从小牛甲状腺cDNA文库中克隆了cDNA。人类基因由Ikeda等人（1995）获得，包含同源基因结构域和转录因子NKX2家族特征的17个氨基酸基序。TTF1激活甲状腺球蛋白（TG；188450）和甲状腺过氧化物酶（TPO；606765）基因在甲状腺腺癌中转录并在大鼠甲状腺上皮细胞中表达。TTF1还激活人类表面活性蛋白B（SFTPB；178640）在肺里。
Ikeda等人（1995）用大鼠TTF1 cDNA筛选了人类基因组DNA粘粒文库。获得含有该基因的粘粒亚克隆并进行测序。预测的 371 个氨基酸蛋白质与大鼠序列有 98% 的同一性。除甲状腺上皮和肺外，主要的 2.4-kb RNA 在肺腺癌细胞中也有表达。TTF1 蛋白早在妊娠第十一周就在胎儿肺中检测到，并定位于发育中的气道上皮细胞的细胞核中。出生后，在肺泡的 II 型上皮细胞和一些细支气管上皮细胞中观察到表达。当将该基因的 5-prime 侧翼区域置于荧光素酶报告基因构建体的前面时，可以测量肺腺癌细胞中的活性。
Hamdan 等人（1998）从人肺中分离出几种 NKX2.1 cDNA，并将其分为 4 个不同的类别。除了一个之外，所有 cDNA 都编码与 Ikeda 等人（1995）报道的蛋白质相同的蛋白质。剩余的 cDNA 编码具有 N 末端延伸的假定 402 个氨基酸的蛋白质。编码较长蛋白质的转录本的无细胞转录产生了通过 SDS-PAGE 测得的表观分子量为 44、40 和 38 kD 的多肽。编码较短蛋白质的转录物的转录产生了 40 和 38 kD 的多肽。Hamdan et al.（1998）假设不同的多肽是由使用替代的 ATG 密码子产生的。
▼ 基因家族
Holland et al.（2007）指出NKX2-1和NKX2-4（607808）基因与果蝇（Drosophila scro）同源，组成Nk2.1基因家族。
▼ 基因功能
TTF1和PAX8（167415）都是甲状腺特异性转录因子，分别优先结合甲状腺球蛋白和甲状腺过氧化物酶启动子（Acebron et al., 1995）。
Yang等人（2001）利用酵母2-杂交分析表明BR22（CCDC59; 619280）与TTF1相互作用，并且与纯化的重组蛋白的体外结合测定证实了直接相互作用。BR22和TTF1在转染的HEK293细胞中形成复合物，并协同作用以增加人表面活性蛋白B（SPB或SFTPB）的反式激活活性；178640）发起人。
Yang等人（2003）利用免疫沉淀分析表明，内源性TAP26和TTF1在H441人肺上皮细胞中相互作用并形成复合物。
Yang et al.（2006）利用染色质免疫沉淀分析，鉴定出TAP26是SPB和SPC（SFTPC）上TTF1的共激活因子；178620）启动子复合物。TTF1/TAP26 复合物以剂量依赖性方式刺激 H441 细胞中的 SPB 和 SPC 启动子活性。在 H441 细胞中，TAP26 单独诱导 SPB 启动子活性，但不诱导 SPC 启动子活性。然而，在小鼠肺MLE12细胞中，TTF1/TAP26复合物或单独的TAP26仅刺激SPB启动子活性，而不刺激SPC启动子活性。研究结果表明，SPC启动子对复合物的反应机制与SPB启动子不同，TTF1和TAP26都不是MLE12细胞中SPC启动子的限制因素。RT-PCR分析显示，与MLE12细胞相比，H441细胞中TTF1和TAP26的表达较低，这表明TTF1/TAP26复合物激活的SPC启动子活性已经在MLE12细胞中优化，但在H441细胞中尚未优化。此外，MLE12 细胞中 TTF1/TAP26 复合物刺激 SPC 启动子需要 SPC 启动子近端区域的 TTF1 结合位点 T4 和 T5。
Zhu等人（2004）提出的证据表明，小鼠Titf1（他们称之为Nkx2.1）是肺中Bmp4（112262）表达的潜在上游调节因子。Titf1 和 Bmp4 在发育中的老鼠肺中共表达。Zhu等人（2004）利用EMSA和在哺乳动物肺上皮细胞中的共转染测定，鉴定了两个Bmp4启动子区域中的功能性顺式活性Titf1反应元件。
Dentice et al.（2005）确定Titf1直接控制pendrin基因（SLC26A4；605646）在大鼠甲状腺中。
为了深入了解人类甲状腺发育和甲状腺发育不全相关的畸形，Trueba et al.（2005）研究了人类发育过程中PAX8、TITF1和FOXE1（602617）基因的表达模式。PAX8和TITF1首先在中甲状腺原基中表达。有趣的是，PAX8也在甲状舌管和上鳃体中表达。人类 FOXE1 表达的检测晚于小鼠。PAX8 也在发育中的中枢神经系统和肾脏中表达，包括输尿管芽和主要的胶原蛋白管。TITF1 在腹侧前脑和肺中表达。在口咽上皮和胸腺中检测到 FOXE1 表达。这些基因在人类中的表达模式与小鼠中报道的表达模式存在一些差异；一旦甲状腺芽在咽底分化，Pax8、Titf1 和 Foxe1 就会在小鼠甲状腺芽中表达。作者得出结论，这 3 个基因的表达模式与携带相应基因突变的患者中观察到的表型密切相关。
Garcia-Barcelo et al.（2005）将TITF1定位于成人结肠的肌间丛和粘膜下丛以及胚胎胃的间充质，并与RET（164761）共定位。TITF1 的表达通过 RET 启动子区域中预测的 TITF1 结合位点激活 RET 转录。
Weir et al.（2007）报道了一个大规模项目来表征原发性肺腺癌的拷贝数改变。Weir等人（2007）通过使用密集单核苷酸多态性芯片分析371个肿瘤，鉴定出57个显着的复发事件。Weir et al.（2007）发现39个常染色体染色体臂中的26个表现出一致的大规模拷贝数增加或减少，其中只有少数与特定基因相关。他们还鉴定了 31 个重复发生的焦点事件，包括 24 个扩增和 7 个纯合缺失。这些局灶事件中只有 6 个与肺癌突变相关。最常见的事件是染色体 14q13.3 的扩增，在约 12% 的样本中发现。在基因组和功能分析的基础上，Weir et al.（2007）鉴定出NKX2-1是一个新的候选原癌基因，它位于最小的14q13.3扩增区间，编码谱系特异性转录因子。肺腺癌。
Taniguchi 等人（2013）追踪了吊灯细胞的发育轨迹，吊灯细胞是最独特的中间神经元，支配锥体神经元的轴突起始段并控制动作电位的启动。枝形吊灯细胞主要源自妊娠晚期侧脑室的腹侧生发区，并且需要同源域蛋白 Nkx2.1 来实现其规范。它们按照固定的路线迁移，并在皮层中安排并实现特定的层状分布。Taniguchi et al.（2013）得出的结论是，这种真正的中间神经元类型的发育规范可能有助于皮质回路基序的组装。
▼ 基因结构
Ikeda et al.（1995）通过基因组序列分析确定TITF1基因全长约3.3 kb，包含2个外显子。
Hamdan et al.（1998）确定TITF1基因含有3个外显子。他们确定了肺上皮细胞中介导基础启动子活性的 2 个区域，一个位于第一个内含子内，另一个位于第一个外显子的 5-prime 处。
▼ 测绘
Guazzi et al.（1990）通过原位杂交将TITF1基因定位到小鼠染色体12C1-C3，在人类中定位到染色体14q12-q21，其中大部分颗粒定位于14q13。
▼ 发病机制
Winslow 等人（2011）使用小鼠条件等位基因模拟了人类肺腺癌，该腺癌经常存在 KRAS（190070）激活点突变和 p53（191170）通路失活。慢病毒介导的致癌Kras体细胞激活和Kras肺上皮细胞中p53的缺失（LSL-G12D/+）；p53（flox/flox）小鼠启动肺腺癌的发展。尽管肿瘤是由特定的基因改变同步引发的，但只有一部分会变成恶性，这表明疾病进展需要额外的改变。慢病毒整合点位家族的鉴定使Winslow等人（2011）能够区分转移性肿瘤和非转移性肿瘤，并确定区分这些肿瘤类型的基因表达改变。跨物种分析确定 NK2 相关同源基因转录因子 Nkx2-1 是恶性进展的候选抑制因子。在该小鼠模型中，Nkx2-1 阴性是高级别低分化肿瘤的特征。对源自转移性和非转移性肿瘤的细胞进行的功能获得和功能丧失实验表明，Nkx2-1 控制肿瘤分化并限制体内转移潜力。对 Nkx2-1 调控基因的询问、对特定发育阶段肿瘤的分析以及功能互补实验表明，Nkx2-1 部分通过抑制胚胎限制性染色质调节因子 Hmga2（600698）来抑制肿瘤。尽管 NKX2-1 在部分人肺腺癌中的局部扩增引起了人们对其致癌功能的关注，Winslow 等人（2011）指出，他们的数据明确地将 Nkx2-1 下调与分化丧失、肿瘤播种能力增强和转移倾向增加。Winslow等人（2011）得出结论，Nkx2-1在同一肿瘤类型中的致癌和抑制功能证实了其作为双重功能谱系因子的作用。
▼ 分子遗传学
Acebron 等人（1995）报道了 3 名同胞，一名女性和两名男性，由于甲状腺球蛋白合成缺陷而患有先天性甲状腺功能减退症。在姐妹中，Northern 印迹分析、RT-PCR 和电泳迁移率变动分析表明实际上不存在 TTF1 表达。她的 PAX8 mRNA 和甲状腺过氧化物酶 mRNA 水平正常，但甲状腺球蛋白 mRNA 水平非常低。Acebron等人（1995）指出，这是第一个报道的先天性甲状腺肿因TTF1低表达而导致甲状腺球蛋白合成缺陷的证据。父母没有受到影响，并且不知道有什么关系。
172名中国散发性先天性巨结肠患者（HSCR；Garcia-Barcelo et al.（2005）鉴定出与疾病高度相关的HSCR相关RET（164761）启动子SNPs（142623）。他们确定启动子 SNP 与预测的顺式作用 TITF1 结合位点重叠。功能分析表明，HSCR 相关等位基因降低了 RET 转录。TITF1 表达激活 RET 启动子的转录，并且 TITF1 激活的 RET 转录被 HSCR 相关的 SNP 减少。作者确定了一名患有 HSCR 的中国患者，其 TITF1 基因中存在 gly322-to-ser（G322S）突变杂合子。该患者没有任何已知的 HSCR 相关基因突变。当对 HSCR 相关 RET 单倍型进行评估时，突变体 TITF1 特异性降低了 TITF1 5E 同工型的功能。
Garcia-Barcelo 等人（2007）分析了另外 102 名中国人和 70 名澳大利亚白人 HSCR 患者的 TITF1 基因，并在其中 2 名澳大利亚患者中发现了met3-to-leu（M3L）突变，而在 194 名中国人和 194 名白人患者中未发现这种突变。 60 个与白人无关的对照。体外功能研究表明，M3L 完全消除了 TITF1 对 RET 的激活，无论 RET 启动子中的 HSCR 相关单倍型如何。
良性遗传性舞蹈病
患有良性遗传性舞蹈病的家庭成员（BHC；118700），Breedveld et al.（2002）鉴定出包含 TITF1 基因的杂合 1.2-Mb 缺失。作者还报道了 TITF1 基因杂合点突变的其他 BHC 家族（参见，例如 600635.0001-600635.0004）。
伴有或不伴有肺功能障碍的舞蹈手足徐动症和先天性甲状腺功能减退症
Devriendt et al.（1998）发现一名患有舞蹈手足徐动症和先天性甲状腺功能减退伴肺功能障碍（CAHTP；610978）。婴儿出现呼吸衰竭、肌张力低下和躯干共济失调。Iwatani 等人（2000）报道了 2 名患有甲状腺功能减退和呼吸衰竭的同胞的基因缺失。
Pohlenz等（2002）在一名患有运动障碍、新生儿呼吸窘迫和代偿性甲状腺功能减退症的6岁男孩中发现了TITF1基因的杂合突变（600635.0010）。Pohlenz 等人（2002）得出结论，TITF1 基因的单倍体不足导致主要是神经表型和继发性高促甲状腺素血症。
Krude等人（2002）在5名患有不同程度的先天性甲状腺功能减退症、舞蹈手足徐动症、肌张力低下和肺部问题的无关患者中，在TTF1基因中鉴定出5种不同的杂合性功能丧失突变：1个完全基因缺失，1个错义突变，和3个无义突变（参见例如600635.0005和600635.0006）。TTF1 突变患者的症状关联表明，人类基因在甲状腺、基底神经节和肺的发育和功能中发挥着重要作用，正如之前在啮齿类动物中所描述的那样（Kimura et al., 1996）。在其中 1 名患者中，细胞遗传学研究发现染色体区域 14q11.2-q13.3 存在间质缺失，包括 TTF1 基因。舞蹈手足徐动症和呼吸窘迫很严重，肺部感染频繁且严重。甲状腺影像学显示甲状腺发育不全。
Seidman和Seidman（2002）对Pohlenz等（2002）和Krude等（2002）进行了评论，并指出单倍体不足往往是转录因子缺陷导致疾病的机制。他们讨论了转录因子单倍体不足疾病的多样性，并列出了编码转录因子并通过单倍体不足引起疾病的 32 个基因。
Asmus等人（2005）在一个患有舞蹈手足徐动症、先天性甲状腺功能减退症和新生儿呼吸功能不全的德国家庭的4名受影响成员中发现了TITF1基因的杂合突变（600635.0008）。两名患者对左旋多巴治疗有良好反应。
Carre等人（2009）在一名患有舞蹈手足徐动症和先天性甲状腺功能减退症的患者中，在NKX2-1基因的同源域中发现了从头杂合的pro202-to-leu（P202L）突变。P202L突变的功能分析揭示了人甲状腺球蛋白（TG；TG；）反式激活能力的丧失。188450）增强子/启动子。P202L突变体的转录活性缺陷被共转染的PAX8（167415）完全修复，而协同效应被另外2个错义突变体（L176V和Q210P）消除。
甲状腺非髓样癌
Ngan等人（2009）在20名无关的患者中鉴定出4名患有多结节性甲状腺肿（MNG）/甲状腺乳头状癌（PTC）（NMTC1；188550），TITF1基因（600635.0012）发生ala339-to-val（A339V）突变。4 名患者中的 3 名患者的肿瘤晚期程度高于其余 16 名患者。这4名患者中的2名有PTC阳性家族史，并且A339V突变与这些家族的表型分离。在 349 名健康对照受试者或 284 名无 MNG 病史的 PTC 患者中未发现该突变。携带该突变的患者神经周围浸润发生率较高，但无统计学意义。携带突变的患者也比没有突变的患者更有可能接受过甲状腺手术（50% vs 4.0%，p 小于 0.001）和 MNG（100% vs 5.3%，p 小于 0.001）。
▼ 动物模型
Kimura等人（1996）利用同源重组产生了缺乏Ttf1基因（即T/ebp）的小鼠。杂合子发育正常，但纯合子缺陷小鼠出生时死亡并且缺乏肺实质。缺陷小鼠缺乏甲状腺，但甲状旁腺正常。在大脑中，前脑腹侧区域发现多个缺陷，整个垂体缺失。原位杂交分析表明，T/ebp基因在早期胚胎发生过程中在正常甲状腺、肺支气管上皮和前脑的特定区域中表达。Kimura等人（1996）得出结论，TTF1基因对于甲状腺、肺、腹侧前脑和垂体的胚胎分化至关重要。
Pohlenz et al.（2002）发现Ttf1+/-小鼠表现出协调性差和血清促甲状腺素升高。
▼ 等位基因变异体（12个选例）：
.0001 良性遗传性舞蹈病
NKX2-1，1.2MB DEL
意大利一对患有良性遗传性舞蹈病的母女（BHC；118700），Breedveld et al.（2002）在染色体14q上发现了一个1.2-Mb的缺失，其中包括TITF1基因。单倍型分析表明，该突变染色体源自祖母。
.0002 良性遗传性舞蹈病
NKX2-1、ARG243SER
荷兰一个4代家庭患有良性遗传性舞蹈病（BHC；118700），Breedveld 等人（2002）报告了 TITF1 基因中 727C-A 颠换的杂合性，预计这会导致 arg243 到 Ser（R243S）的取代。
.0003 良性遗传性舞蹈病
NKX2-1、TRP238LEU
美国一个4代家庭患有良性遗传性舞蹈病（BHC；118700），Breedveld 等人（2002）报告了 TITF1 基因中 713G-T 颠换的杂合性，预计这会导致 trp238 到 leu（W238L）的取代。
.0004 良性遗传性舞蹈病
NKX2-1，1-BP DEL，908G
英国一个3代家庭患有良性遗传性舞蹈病（BHC；118700），Breedveld et al.（2002）报告了 TITF1 基因中 908G 缺失的杂合性，预计这会导致密码子 380 处的移码和转录终止。77 个氨基酸被改变，末端 22 个氨基酸被改变。预计突变蛋白中缺乏酸。
.0005 舞蹈手足徐动症和先天性甲状腺功能减退症伴肺功能障碍
NKX2-1、VAL45PHE
一名 15 岁患者，患有舞蹈手足徐动症、甲状腺功能减退症和肺功能障碍（CAHTP；610978），Krude et al.（2002）在 TITF1 基因的外显子 3 中发现了一个杂合的 2626G-T 颠换，导致该蛋白的 DNA 结合同源域内高度保守的残基被 val45 替换为 phe（V45F） 。新生儿闪烁扫描显示该患者有明显的动脉粥样硬化；后来的超声检查发现甲状腺发育不全。
.0006 舞蹈手足徐动症和先天性甲状腺功能减退症伴肺功能障碍
NKX2-1、2-BP INS、2595GG
在一名患有舞蹈手足徐动症和轻度甲状腺功能障碍的 3 岁男孩中（见 610978），Krude 等人（2002）在 TITF1 基因的外显子 3 中发现了一个杂合的 2-bp 插入（2595insGG），导致移码，导致缺失整个同源结构域第三螺旋的截短蛋白质。该患者主要患有舞蹈手足徐动症，仅有轻度甲状腺功能障碍，促甲状腺激素（TSH）升高，血清甲状腺激素浓度正常。男孩没有呼吸困难，只有一些轻微的肺部感染。
.0007 良性遗传性舞蹈病
NKX2-1、IVS2AS、AT、-2
在受影响的家庭成员中分离出常染色体显性良性遗传性舞蹈病（BHC；118700），Kleiner-Fisman 等人（2003）在 TITF1 基因内含子 2 的不变 AG 剪接受体位点中鉴定出杂合的 -2A-T 变化。预计该突变会导致异常转录，影响外显子 3 的序列。
.0008 舞蹈手足徐动症和先天性甲状腺功能减退症伴肺功能障碍
NKX2-1、GLU175TER
4名受影响的家庭成员患有常染色体显性舞蹈手足徐动症、先天性甲状腺功能减退症和肺功能障碍（CAHTP；610978），Asmus et al.（2005）在TITF1基因的外显子3中鉴定出杂合的523G-T颠换，导致glu175到ter（E175X）的取代。两名患者对左旋多巴治疗有良好反应。
.0009 良性遗传性舞蹈病
NKX2-1、GLN249TER
葡萄牙一对患有良性遗传性舞蹈病的母子（BHC；118700），Costa et al.（2005）在 TITF1 基因中发现了一个杂合的 745C-T 转换，导致同源结构域螺旋 III 末端发生 gln249-to-ter（Q249X）取代。预计该突变会产生一种缺乏 153 个 C 端氨基酸（包括整个 NK2 特异性结构域）的蛋白质。脑部核磁共振显示，母亲的基底神经节有对称的高信号灶，而儿子的小脑则有细微的异常。两名患者都没有甲状腺功能障碍的证据。
.0010 舞蹈手足徐动症和先天性甲状腺功能减退症伴肺功能障碍
NKX2-1、1-BP 惯导系统、255G
一名 6 岁男孩患有运动障碍、新生儿呼吸窘迫需要机械通气和代偿性甲状腺功能减退症（CAHTP；610978），Pohlenz et al.（2002）在 TITF1 基因（600635.0009）中发现了一个杂合的 1-bp 插入（255insG），产生了 407 个氨基酸的无义蛋白，而不是正常的 371 个氨基酸。突变体 TITF1 不结合其经典顺式元件或反式激活由甲状腺球蛋白启动子驱动的报告基因，甲状腺球蛋白启动子是 TITF1 的天然靶标。突变型 TITF1 未能干扰野生型 TITF1 的结合和反式激活功能，表明该综合征是由单倍体不足引起的。
.0011 舞蹈手足徐动症和先天性甲状腺功能减退症伴肺功能障碍
NKX2-1、IVS2AS、AG、-2
一个 3 代家庭的 4 名受影响成员患有常染色体显性先天性甲状腺功能减退症、新生儿呼吸窘迫和舞蹈手足徐动症（CAHTP；610978），Doyle et al.（2004）在TITF1基因的内含子2中发现了一个杂合的A-to-G转换（376-2A-G）。预计该突变会阻止外显子 2 和 3 的剪接，从而导致蛋白质截短和基因产物的单倍体不足。
Carre et al.（2009）鉴定出同卵双胞胎中376-2A-G突变的杂合性。突变从头发生。一对双胞胎出现新生儿呼吸窘迫、先天性甲状腺功能减退症、慢性肺部感染，并在 5 岁时被诊断出患有舞蹈手足徐动症。另一对双胞胎表现出新生儿呼吸窘迫和先天性甲状腺功能减退症，但新生儿期后没有呼吸问题，并且到 16 岁时也没有神经系统症状。
.0012 甲状腺癌，非髓样，1
NKX2-1、ALA339VAL
20 名无关的多结节性甲状腺肿（MNG）/甲状腺乳头状癌（PTC）患者中有 4 名（NMTC1；188550），Ngan等人（2009）在TITF1基因的第1016位核苷酸（1016C-T，NM_003317）处发现了C到T的转换，导致ala339到val（A339V）的取代。这 4 名患者中有 2 名有 PTC 阳性家族史。在第一个家庭中，2 名携带该突变的家庭成员有 MNG 病史，随后出现 PTC，而另外 2 名携带该突变的同胞有临床可触及的 MNG，但没有 PTC 的证据。第二个家族中，先证者在PTC前有MNG病史，另外2名突变携带者也有MNG。在两个家族中未受影响的成员中均未发现这种突变。在 349 名健康对照受试者或 284 名无 MNG 病史的 PTC 患者中未发现该突变。与野生型过表达相比，PCCL3 细胞中 A339V 突变蛋白的过表达与细胞增殖增加相关，包括促甲状腺素（参见 188540）不依赖的生长（平均 A339V 增殖率 = 134.27%，野生型率 = 104.43%，差异 = 34.3%, 95 % 置信区间 = 12.0-47.7%, p = 0.010）。A339V 突变体 TITF1 过度表达时，还观察到 STAT3（102582） 激活增强，甲状腺特异性基因 TG（188450）、TSHR（603372）和 PAX8（167415）转录受损。
