家族性滲出性玻璃體視網膜病變（FEVR）遺傳方式包括常染色體顯性遺傳、常染色體隱性遺傳和X連鎖隱性遺傳等。鋅指蛋白408（ZNF408）是一個新發現與FEVR相關的致病基因。細胞轉染研究表明其負顯性致病機制；斑馬魚中反義嗎啉環寡核苷酸敲降ZNF408表明其參與了視網膜血管發育。了解ZNF408所編碼的蛋白結構、基因定位、基本功能以及在視網膜發育中的作用，有助于FEVR發病機制的研究。
引用本文： 李憶安, 張琦, 趙培泉. 家族性滲出性玻璃體視網膜病變與鋅指蛋白408基因的相關性研究. 中華眼底病雜志, 2016, 32(6): 661-662. doi: 10.3760/cma.j.issn.1005-1015.2016.06.028 復制
家族性滲出性玻璃體視網膜病變(FEVR)遺傳方式包括常染色體顯性遺傳(ad)、常染色體隱性遺傳和X連鎖隱性遺傳等3種遺傳方式[1-5]。Wnt受體卷曲蛋白4(FZD4)、共受體低密度脂蛋白受體相關蛋白5(LRP5)、四旋蛋白12(TSPAN12)、Norrie病(NDP)基因是目前公認的可致FEVR的基因[1, 6-9]；這4個基因突變可以解釋50%左右的FEVR病例[7, 8, 10, 11]。2013年Collin等[12]在10個荷蘭adFEVR家系中排除了FZD4、LRP5、TSPAN12突變，對最大的一個未知基因的adFEVR家系應用連鎖分析結合外顯子測序，聯系2個遠親識別了一個在鋅指蛋白(ZNF)408上的錯義突變[10, 11]，并在斑馬魚上驗證了其對視網膜血管發育的影響。雖然之后有研究結果顯示FEVR家系中ZNF408基因突變非常少見，但其仍然對FEVR的發病機制及基因診斷具有重要意義。本文就FEVR相關ZNF408基因突變研究現狀作一綜述。
1 ZNF408編碼蛋白與基因定位
ZNF408含有5個外顯子，編碼一個由720個氨基酸組成的轉錄因子，屬于鋅指轉錄因子家族。鋅指是一種在調節蛋白中發現的多功能DNA識別元件，這種調節蛋白參與了包括胚胎發育和細胞分化等多種細胞活動。鋅指基因家族可根據其組成的數量和類型分為多種亞類[13]。每個指狀結構形成一個獨立的保守結構域，由鋅離子螯合在一對半胱氨酸和一對組氨酸，聯合內部的疏水核心形成。ZNF408包括了一個SET結構域和10個C2H2型鋅指結構域。SET結構域被認為涉及調控染色質介導基因表達的蛋白質相互作用[14-16]。
Collin等[12]運用高通量二代測序技術對2個荷蘭adFEVR家系進行基因連鎖分析，發現在染色體2及11的Lod值為2.7，分別為脯丙氨酸STE20相關激酶(PASK)上的移碼突變(c.791dup)和ZNF408上的錯義突變(p.His455Tyr)。通過對其他FEVR家系進行限制性片段長度多態分析，發現PASK突變未被檢測到，而檢測到了ZNF408雜合突變，提示FEVR相關致病基因為位于11p11.2的ZNF408。而Downey等[17]發現的與FEVR相關的EVR3基因和Robitaille等[18]、Toomes等[19]進一步研究發現的FEVR致病相關基因FZD4、LRP5均位于11號染色體。
2 ZNF408的基本功能以及在視網膜血管發育中的作用
ZNF中2個殘基的用途差異導致鋅指出現多種類型[20]。C2H2型ZNF是目前所知最廣泛的蛋白基序，占所有人類蛋白質的2%[21]。C2H2鋅指與蛋白質的相互作用有關。一般來說，指狀結構越多，功能越多，且更多的指狀結構對特定蛋白中不同配體有特異性親和力，如maC2H2 ZNF[22, 23]。ZNF408由10個鋅指基序串聯排列組成，位于蛋白質羧基端(C端)。大量的這類基序可能具有不同功能，提示ZNF408可能參與許多器官的功能。
為了研究ZNF408在胎兒和成人組織中的表達，Ayyagari等[24]采用定量聚合酶鏈反應(PCR)對一組成人和胎兒組織進行了檢測。結果發現，ZNF408在所有組織或器官中均有表達，但其在成人組織和器官中表達最明顯的是視網膜，幾乎是心臟、胎盤和肝臟組織的30倍。同時，ZNF408在胎兒眼組織中也呈高表達。此結果支持ZNF408在眼的發育及平衡中扮演重要角色的理論。
Collin等[12]運用斑馬魚模型系統確定ZNF408和視網膜血管發育的聯系。下調ZNF408表達，通過反義嗎啉環寡核苷酸(MO)注射，確定其在視網膜血管構成中的影響；運用2種不同的ZNF408 MO，發現超過90%的突變體表現了異常視網膜血管，最顯著的異常包括視網膜徑向血管的發育缺陷，此結果證明了ZNF408和視網膜血管發育的關系。斑馬魚突變體同時也出現了主干血管的發育異常，表明至少在斑馬魚中，ZNF408的作用不僅局限于眼組織。這種異常血管的表達能明確地被人類野生型RNA共注射成型編碼的蛋白挽救，而不是p.His455Tyr突變的ZNF408。
Alvarez等[25]研究確定了幾個對斑馬魚視網膜血管發育具有重要作用的蛋白，包括硫酸乙酰肝素蛋白聚糖、層黏蛋白和叢狀蛋白D1。其他相關研究表明，血管內皮生長因子A、1型-1-磷酸鞘氨醇受體和E3泛素連接酶，也是重要的視網膜血管發育相關因子[26, 27]。
3 ZNF408與FEVR的相關性
Collin等[12]研究發現了2個ZNF408上的錯義突變，p.Ser126Asn和p.His455Tyr。運用猴空泡病毒40轉化的非洲綠猴腎細胞瞬時表達研究，提示p.His455Tyr突變不位于細胞核，而在細胞質。此外，p.His455Tyr突變ZNF408蛋白有可能保留野生ZNF408蛋白在細胞質中，表明ZNF408可以寡聚化。C2H2 ZNF包含一個鋅指基序的重復序列，顯示能二聚或均聚，如ikaros基因家族成員[28, 29]。這些研究結果支持p.His455Tyr突變作為一個負顯性突變體。相反，p.Ser126Asn突變ZNF408蛋白正確的通向細胞核，在瞬時表達中并未表現出在細胞質錯位分布。因為在126位的絲氨酸殘基沒有在DNA結合域而是在SET結構域，這個ZNF408突變的影響與p.His455Tyr不相同，提示最終致病的是p.His455Tyr突變ZNF408而非p.Ser126Asn突變ZNF408。
研究結果表明，只有ZNF408中的高度選擇性氨基酸改變才能引起adFEVR[12]。而在其他器官，ZNF408可能有多個重要且未被發現的細胞功能。ZNF408單倍不足可能不會引起表現的改變，也可能導致完全不同的表型，或可能導致生命體不能存活。然而，FEVR患者中發現的p.His455Tyr突變似乎作為負顯性突變體，斑馬魚模型中MO注射減少了ZNF408的表達，模擬了功能缺失。斑馬魚模型中MO注射的逆轉錄PCR分析顯示，仍然存在有意義量的ZNF408，表明MO注射只是部分的下調ZNF408表達。雖然如此，突變體斑馬魚表現出眼外的血管異常，提示其它ZNF408突變也可能導致人體其它器官組織更大范圍的異常表現[12]。
ZNF408錯義突變影響了一個高保守氨基酸和核苷酸位置，結合突變ZNF408蛋白的錯位分布，在細胞轉染實驗和ZNF408基因敲除斑馬魚胚胎中出現的血管生成缺陷，證明ZNF408與FEVR具有相關性。另外，Avila-Fernandez等[30]在2個西班牙視網膜色素變性(RP)家系中發現了ZNF408純合突變(p.Ala122Leufs*2和p.Arg541Cys)。該RP家系患者眼底表現與FEVR完全不同，但都有部分玻璃體改變，如密度增高、眼底似玻璃體視網膜營養不良樣模糊，但未見紗幕狀改變。研究者認為ZNF408除了在視網膜血管發育中的作用，可能在維持視網膜穩態方面也具有重要的作用。
FEVR和RP家系中發現的ZNF408上不同的2個突變導致2種完全不同表現及遺傳方式的疾病，Avila-Fernandez等[30]認為在不同結構域出現的突變改變了ZNF408和具體目標的互相作用，因此導致不同靶基因的調節異常，從而出現FEVR或者RP。
2015年Salvo等[31]和Seo等[32]對部分FEVR患者進行基因檢測，發現致病性的ZNF408基因突變是已知FEVR相關致病基因中最為少見的一個，Salvo等[31]的研究中僅發現一例患者，而Seo等[32]的研究并未發現，這可能與樣本量過小有關。
4 展望
ZNF408是一個最新發現的與FEVR相關致病基因，目前對其功能及機制知之甚少。已有的臨床相關研究也因樣本量過小，難以總結出此基因突變患者的臨床表現型特點。然而其在動物實驗中的特性表明，將來可能通過上調或下調某些相關因子的濃度來改善FEVR患者的視網膜血管表現，基因治療可能有效。
家族性滲出性玻璃體視網膜病變(FEVR)遺傳方式包括常染色體顯性遺傳(ad)、常染色體隱性遺傳和X連鎖隱性遺傳等3種遺傳方式[1-5]。Wnt受體卷曲蛋白4(FZD4)、共受體低密度脂蛋白受體相關蛋白5(LRP5)、四旋蛋白12(TSPAN12)、Norrie病(NDP)基因是目前公認的可致FEVR的基因[1, 6-9]；這4個基因突變可以解釋50%左右的FEVR病例[7, 8, 10, 11]。2013年Collin等[12]在10個荷蘭adFEVR家系中排除了FZD4、LRP5、TSPAN12突變，對最大的一個未知基因的adFEVR家系應用連鎖分析結合外顯子測序，聯系2個遠親識別了一個在鋅指蛋白(ZNF)408上的錯義突變[10, 11]，并在斑馬魚上驗證了其對視網膜血管發育的影響。雖然之后有研究結果顯示FEVR家系中ZNF408基因突變非常少見，但其仍然對FEVR的發病機制及基因診斷具有重要意義。本文就FEVR相關ZNF408基因突變研究現狀作一綜述。
1 ZNF408編碼蛋白與基因定位
ZNF408含有5個外顯子，編碼一個由720個氨基酸組成的轉錄因子，屬于鋅指轉錄因子家族。鋅指是一種在調節蛋白中發現的多功能DNA識別元件，這種調節蛋白參與了包括胚胎發育和細胞分化等多種細胞活動。鋅指基因家族可根據其組成的數量和類型分為多種亞類[13]。每個指狀結構形成一個獨立的保守結構域，由鋅離子螯合在一對半胱氨酸和一對組氨酸，聯合內部的疏水核心形成。ZNF408包括了一個SET結構域和10個C2H2型鋅指結構域。SET結構域被認為涉及調控染色質介導基因表達的蛋白質相互作用[14-16]。
Collin等[12]運用高通量二代測序技術對2個荷蘭adFEVR家系進行基因連鎖分析，發現在染色體2及11的Lod值為2.7，分別為脯丙氨酸STE20相關激酶(PASK)上的移碼突變(c.791dup)和ZNF408上的錯義突變(p.His455Tyr)。通過對其他FEVR家系進行限制性片段長度多態分析，發現PASK突變未被檢測到，而檢測到了ZNF408雜合突變，提示FEVR相關致病基因為位于11p11.2的ZNF408。而Downey等[17]發現的與FEVR相關的EVR3基因和Robitaille等[18]、Toomes等[19]進一步研究發現的FEVR致病相關基因FZD4、LRP5均位于11號染色體。
2 ZNF408的基本功能以及在視網膜血管發育中的作用
ZNF中2個殘基的用途差異導致鋅指出現多種類型[20]。C2H2型ZNF是目前所知最廣泛的蛋白基序，占所有人類蛋白質的2%[21]。C2H2鋅指與蛋白質的相互作用有關。一般來說，指狀結構越多，功能越多，且更多的指狀結構對特定蛋白中不同配體有特異性親和力，如maC2H2 ZNF[22, 23]。ZNF408由10個鋅指基序串聯排列組成，位于蛋白質羧基端(C端)。大量的這類基序可能具有不同功能，提示ZNF408可能參與許多器官的功能。
為了研究ZNF408在胎兒和成人組織中的表達，Ayyagari等[24]采用定量聚合酶鏈反應(PCR)對一組成人和胎兒組織進行了檢測。結果發現，ZNF408在所有組織或器官中均有表達，但其在成人組織和器官中表達最明顯的是視網膜，幾乎是心臟、胎盤和肝臟組織的30倍。同時，ZNF408在胎兒眼組織中也呈高表達。此結果支持ZNF408在眼的發育及平衡中扮演重要角色的理論。
Collin等[12]運用斑馬魚模型系統確定ZNF408和視網膜血管發育的聯系。下調ZNF408表達，通過反義嗎啉環寡核苷酸(MO)注射，確定其在視網膜血管構成中的影響；運用2種不同的ZNF408 MO，發現超過90%的突變體表現了異常視網膜血管，最顯著的異常包括視網膜徑向血管的發育缺陷，此結果證明了ZNF408和視網膜血管發育的關系。斑馬魚突變體同時也出現了主干血管的發育異常，表明至少在斑馬魚中，ZNF408的作用不僅局限于眼組織。這種異常血管的表達能明確地被人類野生型RNA共注射成型編碼的蛋白挽救，而不是p.His455Tyr突變的ZNF408。
Alvarez等[25]研究確定了幾個對斑馬魚視網膜血管發育具有重要作用的蛋白，包括硫酸乙酰肝素蛋白聚糖、層黏蛋白和叢狀蛋白D1。其他相關研究表明，血管內皮生長因子A、1型-1-磷酸鞘氨醇受體和E3泛素連接酶，也是重要的視網膜血管發育相關因子[26, 27]。
3 ZNF408與FEVR的相關性
Collin等[12]研究發現了2個ZNF408上的錯義突變，p.Ser126Asn和p.His455Tyr。運用猴空泡病毒40轉化的非洲綠猴腎細胞瞬時表達研究，提示p.His455Tyr突變不位于細胞核，而在細胞質。此外，p.His455Tyr突變ZNF408蛋白有可能保留野生ZNF408蛋白在細胞質中，表明ZNF408可以寡聚化。C2H2 ZNF包含一個鋅指基序的重復序列，顯示能二聚或均聚，如ikaros基因家族成員[28, 29]。這些研究結果支持p.His455Tyr突變作為一個負顯性突變體。相反，p.Ser126Asn突變ZNF408蛋白正確的通向細胞核，在瞬時表達中并未表現出在細胞質錯位分布。因為在126位的絲氨酸殘基沒有在DNA結合域而是在SET結構域，這個ZNF408突變的影響與p.His455Tyr不相同，提示最終致病的是p.His455Tyr突變ZNF408而非p.Ser126Asn突變ZNF408。
研究結果表明，只有ZNF408中的高度選擇性氨基酸改變才能引起adFEVR[12]。而在其他器官，ZNF408可能有多個重要且未被發現的細胞功能。ZNF408單倍不足可能不會引起表現的改變，也可能導致完全不同的表型，或可能導致生命體不能存活。然而，FEVR患者中發現的p.His455Tyr突變似乎作為負顯性突變體，斑馬魚模型中MO注射減少了ZNF408的表達，模擬了功能缺失。斑馬魚模型中MO注射的逆轉錄PCR分析顯示，仍然存在有意義量的ZNF408，表明MO注射只是部分的下調ZNF408表達。雖然如此，突變體斑馬魚表現出眼外的血管異常，提示其它ZNF408突變也可能導致人體其它器官組織更大范圍的異常表現[12]。
ZNF408錯義突變影響了一個高保守氨基酸和核苷酸位置，結合突變ZNF408蛋白的錯位分布，在細胞轉染實驗和ZNF408基因敲除斑馬魚胚胎中出現的血管生成缺陷，證明ZNF408與FEVR具有相關性。另外，Avila-Fernandez等[30]在2個西班牙視網膜色素變性(RP)家系中發現了ZNF408純合突變(p.Ala122Leufs*2和p.Arg541Cys)。該RP家系患者眼底表現與FEVR完全不同，但都有部分玻璃體改變，如密度增高、眼底似玻璃體視網膜營養不良樣模糊，但未見紗幕狀改變。研究者認為ZNF408除了在視網膜血管發育中的作用，可能在維持視網膜穩態方面也具有重要的作用。
FEVR和RP家系中發現的ZNF408上不同的2個突變導致2種完全不同表現及遺傳方式的疾病，Avila-Fernandez等[30]認為在不同結構域出現的突變改變了ZNF408和具體目標的互相作用，因此導致不同靶基因的調節異常，從而出現FEVR或者RP。
2015年Salvo等[31]和Seo等[32]對部分FEVR患者進行基因檢測，發現致病性的ZNF408基因突變是已知FEVR相關致病基因中最為少見的一個，Salvo等[31]的研究中僅發現一例患者，而Seo等[32]的研究并未發現，這可能與樣本量過小有關。
4 展望
ZNF408是一個最新發現的與FEVR相關致病基因，目前對其功能及機制知之甚少。已有的臨床相關研究也因樣本量過小，難以總結出此基因突變患者的臨床表現型特點。然而其在動物實驗中的特性表明，將來可能通過上調或下調某些相關因子的濃度來改善FEVR患者的視網膜血管表現，基因治療可能有效。