お知らせ

02/06

2021年2月10日(予定)NHKクローズアップ現代でNIPTに関して放送されます。
当院も取材を受けておりますので是非ご覧下さい。

07/02

週間新潮掲載の記事がヤフーニュースに掲載されました。
2か月ほどで消えるのでスクショを張り付けておきます。
news.yahoo.co.jp/articles/a87aec43a59f8b0c15009b6f64bdf48de9559e27

yahooニュース「新型出生前診断」の拡大で”ビジネス化”加速の懸念 儲けに走るクリニックの手口

07/02

www.dailyshincho.jp/article/2020/07020559/?all=1&page=1

新型出生前診断」の拡大で“ビジネス化”加速の懸念 儲けに走るクリニックの手口

是非ご覧ください。

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17日(火)・18日(水)/24日(火)・25日(水)/31日(火)/

BCL11A遺伝子

遺伝子名: B-cell CLL/lymphoma 11A (zinc finger protein)
別名: BCL11A-L-S,BCL11A-XL,BCL11a-M, CTIP1, EVI9, HBFQTL5, ZNF856,BCL11A
染色体: 2
遺伝子座: 2p16.1
関連疾患: Dias-Logan症候群
遺伝カテゴリー: Rare single gene variant-Multigenic CNV, genetic association–Syndromic/Functional-Multigenic CNV-Syndromic

omim.org/entry/606557

分子の機能

BCL11A遺伝子は、骨髄系およびB細胞のプロトオンコジーンとして機能するマウスのBcl11a/Evi9タンパク質との類似性により、C2H2型の亜鉛フィンガータンパク質をコードしている。BCL11Aは、失読症感受性候補領域3(DYX3)内に存在し、染色体2p16.1-p15欠失症候群の候補遺伝子として提案されている。

Avramら(2000)は、酵母2ハイブリッド法を用いて、マウスのCtip1とCtip2(BCL11B、606558)を、脳内で発現し、Arp1(NR2F2、107773)と相互作用するタンパク質として同定した。HEK293細胞にCtip1をコトランスフェクションしたところ、Ctip1はトリコスタチンA感受性のヒストンアセチル化とは独立して、Arp1による転写抑制を増強することがわかった。共焦点顕微鏡では、Ctip1が核内でパンク状に発現していることと、Arp1がこの病巣にリクルートされていることが示された。

Evi9は、BXH2マウス系統のネズミの骨髄性白血病において、レトロウイルスが組み込まれる共通の部位である。Nakamuraら(2000)は、マウスのEvi9がヒトのBCL6(109565)プロトコジーン製品と相互作用することを示した。

Sankaranら(2008)は、高胎児ヘモグロビン(HbF)BCL11A遺伝子型がBCL11Aの発現低下と関連していることを明らかにした。BCL11Aの完全長形態の豊富な発現は、発生的に成人の赤血球細胞に限定される。初代成人赤血球細胞でBCL11Aの発現をダウンレギュレーションすると、HbFがしっかりと発現するようになった。BCL11Aがグロビン遺伝子の制御に直接関与していることを裏付けるように、Sankaranら(2008)は、BCL11Aがβグロビン遺伝子群の中でいくつかの個別の部位を占めていることを発見した。Sankaranら(2008)は、BCL11Aがβ-ヘモグロビン異常症におけるHbFの再活性化のための潜在的な治療標的であると結論づけている。

サンカランら(2009)は、ヒトβグロビン(HBG)遺伝子座を導入したトランスジェニックマウスにおいて、HBG遺伝子がネズミの胚性グロビン遺伝子と同じように振る舞うことを示し、モデルの限界を明らかにするとともに、哺乳類の進化の過程で、トランス作用する環境に決定的な違いが生じていることを示した。Sankaranら(2009)は、ゲノムワイド関連研究(142335参照)で同定されたヒトのガンマグロビン発現の抑制因子であるBCL11Aの発現が、マウスとヒトで異なることを示した。BCL11Aが存在しないマウスでは、マウス胚グロビン遺伝子およびヒトγグロビン遺伝子の発生的サイレンシングが起こらない。このことから、Sankaranら(2009)は、BCL11Aが種を超えたグロビンスイッチングの重要な媒介因子であると結論づけている。

Borgら(2010)は、KLF1(600599)が、HbF遺伝子HBG1(142200)およびHBG2(142250)の抑制因子であるBCL11A遺伝子のプロモーター領域に結合し、活性化することを明らかにした。成人末梢血由来の赤血球前駆細胞を用いたクロマチン免疫沈降法(ChIP)アッセイでは、KLF1がBCL11Aプロモーターに強く結合していたが、ヒト胎児肝赤血球前駆細胞ではそのような結合は観察されなかった。これらの結果から、KLF1は、HBB遺伝子を優先的に活性化するとともに、BCL11Aの発現を活性化し、HBG1およびHBG2遺伝子を抑制することで、ヒトの胎児期から成人期にかけてのグロビンスイッチングを二重に制御していることが明らかになった。Zhouら(2010)は、野生型マウスのKlf1がBcl11aのプロモーター領域にあるCACCCボックスに結合することも発見している。ヒトの成人前駆血球細胞を用いた研究では、KLF1をノックダウンすると、マウスの研究と同様に、BCL11Aの発現が減少し、γ-グロビン遺伝子の発現が増加することが示された。

Bauerら(2013)は、胎児期のヘモグロビン濃度に関連するBCL11Aの共通の遺伝子変異が、赤血球エンハンサーのクロマチンシグネチャーで飾られた非コード配列にあることを発見した。その結果、転写因子の結合が弱まり、BCL11Aの発現がわずかに低下し、胎児ヘモグロビンが上昇するモチーフ破壊型の共通変異が発見された。その周辺の配列は、生体内では発生段階特異的で系統制限のあるエンハンサーとして機能していた。ゲノムエンジニアリングにより、このエンハンサーが赤血球ではBCL11Aの発現に必要だが、βリンパ球では必要ないことが明らかになった。Bauerら(2013)は、これらの結果は、ゲノムワイド関連解析によって、適切な遺伝子発現に不可欠な因果関係を持つ要素の中に、影響が小さい機能的変異が発見される可能性があることを示していると結論づけ、BCL11Aエンハンサーが、β-ヘモグロビン症の治療用ゲノムエンジニアリングの魅力的なターゲットになることを提案した。

Canverら(2015)は、プールされたCRISPR-Cas9ガイドRNAライブラリを用いて、ヒトとマウスのBCL11Aエンハンサーのin situ飽和変異誘発を行いました。このアプローチにより、これらのエンハンサーの重要な最小機能と個別の脆弱性が明らかになりました。BCL11Aエンハンサーは、その機能が保存されているにもかかわらず、その構造は異なっていた。ヒトの重要な配列は、霊長類に特有のものであると考えられる。Canverら(2015)は、初代ヒト前駆細胞の編集とマウスのトランスジェネシスを通じて、BCL11A赤血球エンハンサーを胎児のヘモグロビン再誘導の標的として検証した。著者らは、詳細なエンハンサーマップは治療的なゲノム編集に情報を提供するものであり、記載されているスクリーニング手法は、ノンコーディングゲノム要素の機能的尋問に一般的に適用可能であると結論づけている。

Martynら(2018年)は、ガンマグロビン遺伝子のリプレッサー候補のin vitroスクリーニングを実施し、電気泳動移動度シフトアッセイにおいて、BCL11AのC末端亜鉛フィンガー領域が、ガンマグロビン遺伝子プロモーターの転写開始部位の上流-115bpの部位に結合することを見出した。遺伝性胎児ヘモグロビン残存(HPFH; 141749)関連のガンマグロビンプロモーター点突然変異は、すべてBCL11Aとの結合を阻害した。ヒト赤血球HUDEP-2細胞を用いたCRISPR-Cas9ゲノム編集とクロマチン免疫沈降法による研究では、BCL11Aが生体内でガンマグロビン遺伝子プロモーターの-115bpの部位に結合すること、HPFHに関連するガンマグロビンプロモーターの変異は生体内でのBCL11Aの結合を阻害し、ガンマグロビン遺伝子の発現を上昇させることが示された。さらにクロマチン免疫沈降PCR法を用いて解析したところ、BCL11Aの結合は、もう一つのガンマグロビンリプレッサーであるZBTB7A(605878)のガンマグロビンプロモーターへの結合に影響を与えないことがわかった。

それとは別に、Liuら(2018)は、BCL11AがC末端のジンクフィンガードメインを介して配列特異的にDNAを直接結合することを発見した。彼らは、BCL11Aの好ましい結合モチーフをTGACCAと同定した。このモチーフは、ヒトとマウスのすべての胚・胎児期に発現するグロビン遺伝子のプロモーターに存在する。HPFH患者の中には、このモチーフに変異があり、BCL11AがDNAに結合できない人もいる。BCL11Aのクロマチン占有率をマッピングすると、TGACCAが生体内でBCL11Aが好んで結合する配列であることが確認された。BCL11Aのクロマチン局在化により、BCL11Aモチーフがグロビン遺伝子座内に出現することが明らかになり、BCL11Aの高解像度局在化により、BCL11Aがガンマグロビンプロモーターの遠位のTGACCAモチーフに優先的に結合することが示された。HUDEP-2細胞では、4つのガンマグロビンプロモーターすべての遠位TGACCAモチーフに変異が生じると、BCL11Aがモチーフに結合できなくなり、ガンマグロビンの発現が再活性化した。Liuら(2018)は、BCL11Aによる直接的なプロモーター抑制が、胎児から大人へのヘモグロビンの切り替えを制御すると結論づけています。

Basakら(2020年)は、BCL11Aがヒトの造血器の発達中にmRNA翻訳レベルで制御されていることを示した。発生の初期にBCL11Aのタンパク質合成が減少したにもかかわらず、BCL11AのmRNAはリボソームと結合し続けています。Basakら(2020)は、偏りのないゲノムおよびプロテオミクス解析により、BCL11Aと逆パターンで発生的に発現しているRNA結合タンパク質LIN28B(611044)が、リボソームおよびBCL11A mRNAと直接相互作用することを明らかにした。さらに、Basakら(2020)は、BCL11A mRNAの翻訳が、LET7マイクロRNAを制御する役割(605386参照)とは無関係に、直接相互作用によってLIN28Bによって抑制されること、およびBCL11AがLIN28Bを介した胎児ヘモグロビン(HbF)誘導の主要な標的であることを示した。Basakら(2020)は、今回の結果により、ヒトのヘモグロビンスイッチングのメカニズムが明らかになり、新たな治療の可能性が見えてきたと結論づけている。

発現

BCL11A遺伝子は脳、Bリンパ球、成体の赤血球系で高発現している。

Saikiら(2000)は、マウスのEvi9をプローブとする胎児脳cDNAライブラリーをスクリーニングすることにより、BCL11Aとも呼ばれるEvi9と、より短いスプライスバリアントであるEvi9CをコードするcDNAを単離した。配列解析の結果、797アミノ酸のBCL11Aタンパク質は、N末端の35残基を除いてマウスのタンパク質と99%同一であり、3つのC2H2型亜鉛フィンガーモチーフ、プロリンリッチ領域、酸性ドメインを含むことが予測された。ノーザンブロット解析では、脳、脾臓、精巣で最も高い発現が確認された。RT-PCR分析では、ほとんどの造血細胞で発現が確認されたが、単球分化の際には発現が低下した。

Nagaseら(2001)は、脳内の大型タンパク質をコードするcDNAをスクリーニングすることにより、KIAA1809と呼ばれる部分的なcDNAを同定した。このcDNAは、800アミノ酸のジンクフィンガータンパク質をコードしており、マウスEvi9およびヒトBCL11Aとそれぞれ97%および100%同一であることが予測され、核酸管理に関与している。RT-PCRによる解析では、脾臓、成体および胎児の脳で最も高い発現量を示し、肝臓と骨格筋では検出されなかった。脳内では、尾状核で最も発現が高く、次いで海馬で発現が高かった。

Wiegreffeら(2015)は、Bcl11aがマウスの大脳新皮質で発現し、脊髄背側の投射ニューロンの形態形成と配線に必須であると述べている。彼らは、Bcl11aの発現が、マウスの初期胚において、投射ニューロンと一部のGABA作動性介在ニューロンに限定されていることを発見した。生後2日目には、後発の上層投射ニューロンと深層ニューロンでBcl11aが検出された。

Diasら(2016)は、3種類のタンパク質をコードするBCL11Aアイソフォームとして、243残基のshort(S)タンパク質、773残基のlong(L)タンパク質、835残基のextra-long(XL)タンパク質が存在することを指摘している。3つのアイソフォームに共通するN末端領域は、BCL11Aアイソフォームのホモおよびヘテロ二量化に必要であり、抑圧的なヌクレオソーム・リモデリング複合体との相互作用にも必要である。BCL11Aは、マウスの発達期の脳に発現しており、前脳で最も高い発現率を示した。生後しばらくは、大脳皮質、海馬、嗅球、小脳などの中枢神経系の神経細胞で持続的に発現していたが、その程度は小さかった。

自閉症スペクトラム障害(ASD)との関係

BCL11A遺伝子のde novo loss-of-function variantが、Simons Simplex CollectionのASDプロバンドで同定された(Iossifov et al. この遺伝子は、ASDの全ゲノム配列解析研究とその後のTADA(transmission and de novo association)解析においても、ASDリスクに影響を与える可能性の高いバリアントが強く濃縮された遺伝子として同定されており、偽発見率(FDR)は0.1未満でした(De Rubeisら、2014)。