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

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TCF4遺伝子

遺伝子名: TRANSCRIPTION FACTOR 4; TCF4
別名: IMMUNOGLOBULIN TRANSCRIPTION FACTOR 2; ITF2
SEF2-1B
SEF2
E2-2
染色体: 18
遺伝子座: 18q21.2
遺伝カテゴリー:Rare Single Gene variant-Multigenic CNV-Genetic association-Functional-Syndromic
関連する疾患:Corneal dystrophy, Fuchs endothelial, 3 613267 AD
Pitt-Hopkins syndrome 610954

omim.org/entry/602272

TCF4遺伝子の機能

TCF4遺伝子は、転写因子4をコードしています。この転写因子は、免疫グロブリンエンハンサーMu-E5/KE5-モチーフに結合し、神経細胞の分化の開始に関与する塩基性ヘリックス-ループ-ヘリックス転写因子です。この遺伝子の欠損はピットホプキンス症候群(PTHS)MIM:610954と関連しています。PTHSは、精神遅滞、広い口と特徴的な顔立ち、および間欠的な過換気とそれに続く無呼吸を特徴とする症候群です。

TCF4は、広く発現しているbasic helix-loop-helix (bHLH) タンパク質で、ホモダイマーとして、または他のbHLHタンパク質とのヘテロダイマーとして機能する。これらの二量体は、Ephrussi(E)ボックス配列のDNAに結合する。代替スプライシングにより、細胞内での局在性やトランザクティビティの能力が異なる、多数のN-terminally distinctなTCF4アイソフォームが産生される(Sepp et al.

Pschererら(1996)によるDNA結合研究では、基本転写因子TFIIB(189963)がSEF2と物理的に相互作用することでSSTR2のイニシエーターエレメントに繋ぎ止められることが示された。

Dorflingerら(1999)は、Mibp1(HIVEP2;143054)がSef2と相互作用して、ネズミの脳の基底部のSSTR2プロモーターからの転写を促進することを示した。

Luoら(2016)は、PGC1-α(604517)がメラノーマ(155600)の転移を抑制し、その生体エネルギー機能とは異なる経路で作用することを示すデータを提供した。PGC1-αの発現量の増加は、ヒトのメラノーマ標本の垂直方向の成長と逆相関していた。メカニズム的には、PGC1-αはID2(600386)の転写を直接増加させ、ID2は転写因子TCF4と結合して不活性化する。不活性化したTCF4は、浸潤や転移に影響を与えるインテグリンなどの転移関連遺伝子の発現を低下させた。

TCF4遺伝子の発現

Corneliussenら(1991)は、マウス白血病ウイルスSL3-3のエンハンサー中のグルココルチコイド応答エレメント(GRE)のモチーフに結合する核タンパク質ファミリーを同定した。このモチーフは、Eボックスに見られるものと類似していた。Corneliussenら(1991)は、このファミリーを「SL3-3エンハンサー因子2」の意味でSEF2と名付けた。彼らは、これらのタンパク質の1つであるSEF2-1Bをコードする遺伝子を、ヒト胸腺細胞からクローニングした。Corneliussenら(1991)は、SEF2-1B遺伝子が、他のbHLH転写因子と相同性のある667アミノ酸ポリペプチドをコードしていることを発見した。Corneliussenら(1991)は、差動スプライシングの結果と推定される複数の関連するmRNA種を発見した。

Henthornら(1990)は、免疫グロブリン重鎖エンハンサーのmu-E5モチーフと軽鎖エンハンサーに見られるkappa-E2モチーフに結合するヘリックスループヘリックス転写因子を同定し、「免疫グロブリン転写因子2」を意味するITF2と命名した。ITF2は、予測される623アミノ酸のタンパク質をコードしている(Henthornら、1990)。

Pschererら(1996)は、ヒトのソマトスタチン受容体-2(SSTR2;182452)のプロモーター領域を単離し、新規のイニシエーターエレメントを同定した。Pschererら(1996)は、マウス脳のcDNA発現ライブラリーをスクリーニングすることにより、SSTR2のイニシエーターエレメントのEボックスに結合する転写因子を単離し、これをSef2と名付けた。配列決定の結果、この因子はヒトSEF2-1Bのマウスホモログであることが判明した。DNA結合研究では、基礎転写因子TFIIB(189963)がSEF2と物理的に相互作用することでSSTR2のイニシエーターエレメントに繋ぎ止められることが明らかになった。ノーザンブロット解析の結果、SEF2-1Bは、心臓、脳、胎盤、骨格筋、肺など、ヒトの成人および胚の組織で発現していることが明らかになった。

双極性障害の候補遺伝子としての多形性CTGリピートの探索において、Breschelら(1997)は、ゲノムのヒト18番染色体特異的ライブラリをスクリーニングし、18q21.1にマッピングされるCTG(24)リピートを持つ1.6kbのクローンを同定し、これをCTG18.1と命名した(602272.0007参照)。このクローンは、SEF2-1のイントロンに位置していた。このリピートは、双極性障害患者と対照群の両方で高い多型性を示し、84%のヘテロ接合性が観察された。CTG(2100)までの拡張が可能であったが、明らかな異常な表現型とは関連していなかった。このリピートの位置は、放射線ハイブリッドマッピングと連鎖分析によって決定された。

Brockschmidtら(2007)は、データベース解析により、ゼブラフィッシュのTCF4オルソログを同定した。ホールマウントインサイチュハイブリダイゼーションにより、発達中のゼブラフィッシュの脳にTcf4の発現が確認された。Tcf4は、まず終脳と両脳の境界に発現し、その後、終脳背側と視床、腹側視床、後結節を含む両脳、そして中脳の被蓋部に発現した。Tcf4は、視床下部では発現していなかったが、網膜や枝弓では遅れて発現していた。

De Pontualら(2009)は、TCF4が、発達中のヒトの中枢神経系、体節の硬化体成分、凝縮した椎体、肢芽、脾横紋間充織、生殖腺隆起部で高発現していることを発見した。その後、様々な神経系組織、甲状腺、胸腺、腎臓、生殖腺などでも発現した。生後、成人のリンパ球、線維芽細胞、腸、筋肉、腸神経叢で発現が認められた。心筋では発現が見られなかった。

Seppら(2012)は、全長671アミノ酸のTCF4アイソフォームは、N末端に転写活性化ドメイン(AD1)、続いて核局在化シグナル(NLS)、第2の転写活性化ドメイン(AD2)、C末端に二量体化とE-box結合を媒介するbHLHドメインを持つことを報告している。5プライムエンドでの代替スプライシングにより、18種類の異なるN末端を持つTCF4タンパク質が生まれる。これらのアイソフォームは、AD1やNLSを欠いている場合もあるが、すべてAD2とbHLHドメインを持っている。さらに、いくつかのアイソフォームは、AD2ドメインとbHLHドメインの間の4つのアミノ酸を欠いている。

TCF4遺伝子と自閉症スペクトラム障害ASDの関係

ピット・ホプキンス症候群の患者は、しばしばステレオタイプの手や頭の動きを示します(Peippo and Ignatius, 2012年に要約)。さらに最近では,10名のピットホプキンス症候群患者を対象に,自閉症診断面接改訂版(ADI-R)を含む包括的な評価バッテリーを用いた精神医学的検査と神経心理学的測定を行ったところ,参加者全員が重度の知的障害,社会的相互作用の重度の障害,コミュニケーションと言語の重度の障害,高頻度のステレオタイプの行動を示したことから,古典的なピットホプキンス症候群では,行動表現型がASDで見られる行動と類似していることが示された(Van Balkomら,2012)。

TCF4遺伝子とその他の疾患との関係

双極性感情障害

Del-Faveroら(2002)は、双極性感情障害のヨーロッパの大規模な複合症例対照サンプル(125480人)において、SEF2-1B遺伝子の第3イントロンのCTGリピートを研究した。このサンプルは、年齢、性別、民族をマッチさせた403名の患者と486名の対照者から構成されている。患者は、ベルギー、クロアチア、デンマーク、スコットランド、スウェーデンの5つの参加施設から連続的に募集された。組み合わせたサンプルの二分法解析では、症例と対照者の間に拡張頻度の有意差は認められなかった。第一度近親者の感情障害の家族歴と疾患の重症度で層別化した後の二次解析では、拡大対立遺伝子ホモ接合で持つ家族例で双極性障害を発症する相対リスクが2.43となり、境界線上の有意差が認められた(P = 0.03)。この結果は、SEF2-1Bが双極性障害の感受性遺伝子として除外できない、あるいはSEF2-1Bが双極性障害の原因遺伝子と連鎖不平衡状態にあるという仮説をさらに支持するものであった。

ピット-ホプキンス症候群

ピット・ホプキンス症候群(PTHS; 610954)は、重度のてんかん性脳症に精神遅滞と間欠的な過呼吸、さらに特徴的な顔面ゲシュタルトを伴う形態である。Amielら(2007)は、Pitt-Hopkins症候群の患者をアレイ-比較ゲノムハイブリダイゼーションで調べ、18q21.1に1.8Mbde novo微小欠失を発見した。同様に、Zweierら(2007)は、SNPアレイを用いた分子核型解析により、18q21.2に1.2Mbの欠失を発見した。Amielら(2007年)は、ピットホプキンス症候群の患者3名において、TCF4遺伝子の基本領域にある保存されたアミノ酸の2つのヘテロ接合性ミスセンス変異(602272.0001および602272.0002)を同定しました。これは、クラスI塩基性ヘリックス-ループ-ヘリックス転写因子ファミリー(E-proteinファミリーとも呼ばれる)のメンバーの欠陥に関連するヒト疾患の最初の証拠であると述べている。Zweierら(2007)は、ピットホプキンス症候群の患者30人を対象に、欠失領域に含まれるTCF4転写因子遺伝子の塩基配列を調べることで、重度の精神遅滞と顕著な顔の類似性を有する5人の患者に、ヘテロ接合性のストップ、スプライス、ミスセンス変異を検出した。

Zweierら(2007)は、TCF4とPHOX-RET経路のASCL1(100790)との相互作用が、ヌルおよびミスセンス変異によって損なわれ、E boxを含むレポーターコンストラクトを作動させることができないことを報告した。このことから、ピット・ホプキンス症候群の患者の過換気とヒルシュスプルング病は、ノルアドレナリン誘導体の発達が変化したことによって説明できると結論づけている。

Brockschmidtら(2007)は、PTHSの女児において、TCF4遺伝子を含む18q21.2に0.5Mbの微小欠失を発見した。RT-PCR分析により、この欠失がTCF4の機能的ハプロ不全をもたらすことが示された。この欠失は父方の染色体上に生じていた。

Kalscheuerら(2008年)は、20番染色体上のTCF4遺伝子とCHD6遺伝子が破壊されたヘテロ接合型の平衡転座t(18;20)(q21.1;q11.2)を持つ女児を報告した。軽度から中等度の精神遅滞があり、顔面には、幅広で四角い顔、多毛、扁平な鼻梁、突出した耳、短い首などの軽微な異常が見られました。また、軽度の難聴もありました。また、軽度の難聴もありましたが、呼吸困難や過呼吸、てんかんなどの典型的なピットホプキンス型の表現型は見られませんでした。PCR解析の結果、TCF4とCHD6の切断点は、それぞれイントロン3とイントロン1にあることがわかった。CHD6のエクソン1がTCF4のエクソン4にスプライシングされた融合転写物が生成された。この結果から、TCF4のすべての変異が重篤なPTHSの表現型を引き起こすわけではないことが示された。

Zweierら(2008年)は、PTHSに類似した表現型を持つ117人の患者のうち、16人(14%)に16種類のTCF4の変異(例えば、602272.0005~602272.0006参照)を同定した。これらの変異のうち13個はフレームシフト変異、ナンセンス変異、スプライスサイト変異であり、ハプロ不全が疾患の原因となっていることが示唆された。

Rosenfeldら(2009年)は、TCF4の欠失に起因するピットホプキンス症候群の症例を新たに7例同定し、これまでに報告された59例の文献をレビューした。新たに同定された患者のうち、全員がピット・ホプキンス症候群と一致する特徴を有していたが、呼吸異常があったのは3人だけで、発作を起こした患者はいなかった。文献を検討した結果、報告されたすべての患者が重度の精神運動性障害を有していたが、発作と過換気エピソードの発症はほとんどの患者で最初の10年間に限られていた。発作よりも過換気エピソードの方が一般的で、最高齢の患者に見られ、TCF4のミスセンス変異を持つ患者は発作を起こす可能性が高かった。

De Pontual氏ら(2009年)は、ピットホプキンス症候群の患者13人のうち、TCF4遺伝子に12種類の変異を確認した。Eタンパク質の基本ドメインに変異が集中していたことから、変異のホットスポットが示唆された。In vitroの研究では、野生型TCF4はASCL1(100790)と共導入した場合にのみレポーターコンストラクトを活性化し、ASCL1/TCF4変異体ヘテロダイマーは、ASCL1/TCF4野生型ヘテロダイマーに比べて転写活性が低下することが示され、TCF4の機能が失われていることが示唆された。20歳から慢性的なうつ病とてんかんを患っていた母親から受け継いだ1つの変異を除いて、すべての変異は新規に発生したものであり、この変異については体細胞モザイクであった。重度の精神遅滞と特徴的な顔立ちに加えて、すべての患者でIgMが低値であったが、免疫不全の特徴を示す患者はいなかった。De Pontualら(2009)は、これらの患者が12カ月の間に診断されたことを指摘し、この疾患が当初考えられていたよりも一般的である可能性を示唆している。

Seppら(2012)は、PTHS関連変異をTCF4遺伝子の構造にマッピングすることで、PTHS関連変異の中にはTCF4の代替転写産物をすべて損傷するものではなく、NLSを欠くTCF4アイソフォームや、変異の3プライムで開始される転写産物にコードされる短いアイソフォームを産生する可能性があることを明らかにした。PTHSに関連したリーディングフレームの伸長とミスセンス変異の機能解析により、変異したTCF4タンパク質は、タンパク質の不安定化、二量体化の変化、DNA結合やトランザクティベーション能力の喪失など、さまざまなメカニズムで障害を受けることが明らかになった。

フックス内皮性角膜ジストロフィー3

Moothaら(2014年)は、TCF4遺伝子のイントロンCTGリピート(CTG18.1と命名、602272.0007)とフックス内皮角膜ジストロフィー(FECD3、613267)との間に有意な関連性を見出し、CTG18.1アリルが拡大した場合のオッズ比は32.3となった。CTG18.1アリルが40コピー以上存在するFECDの24家族を解析したところ、18家族でCTG18.1アリルが疾患と分離していたが、3家族では浸透性が不完全であった。

FECDのマーカーを特定するために、Wiebenら(2014年)は、FECD患者と対照者のTCF4遺伝子領域の配列を決定した。著者らは、疾患の状態と完全に相関するバリアントはないものの、TCF4内のCTG18.1イントロニックトリヌクレオチドリピート拡張は、他のどのバリアントよりも疾患の予測因子として優れていることを見出した。

Vasanthら(2015年)は、574人の遅発性FECD患者、354人の対照者、2人の多世代家族のコホートにおけるCTG18.1アリルの拡大分布を分析した。40以上のCTGリピートがFECDとの強い関連を示した(p=1.56×10(-82))。著者らは、17.8%に因果関係が認められるCTGリピート数103回以上の拡大の閾値を明確にした。 回帰分析では、40回以上の1アリル拡大または2アリル拡大を有する個人において、疾患の重症度と年齢に有意な相関があることが示された。

中野ら(2015年)は、日本人FECD患者47名のうち12名(26%)、96名の対照者には存在しなかったTCF4遺伝子に、50回以上のCTGリピートと定義されるイントロニックトリヌクレオチドエキスパンション(TNR)を同定した。TNRエクスパンションを有するFECD患者の臨床的特徴は、エクスパンションを有しない患者と差がなかった。

Moothaら(2015年)は、CTG18.1エクスパンションを有するFECD患者の角膜内皮細胞に核内CUGリピートRNA病巣を同定したが、対照者にはRNA病巣は見られなかった。このエクスパンションの保因者と非保因者の間ではTCF4の発現に有意な差がなかったことから、著者らは、FECDではTCF4のハプロ不全ではなく、毒性のあるRNAが主要な疾患メカニズムであると結論づけている。

Duら(2015)は、FECDの角膜内皮細胞において、CUG RNA病巣とmRNAスプライシング因子であるMBNL1(606516)とのコロケーションを観察しました。また、角膜内皮でしっかりと発現している342の遺伝子のうち、FECDの患者で少なくとも1つのアイソフォームの発現に差があるものを、FECDの患者と非保有者および対照者と比較して同定しました。Duら(2015)は、TCF4遺伝子のCTG-CAGリピートの拡張は、筋強直性ジストロフィー-1(DM1;160900)の基礎となるメカニズムと同様に、MBNL1のRNA病巣への隔離を伴うメカニズムを通じて、FECDに寄与すると結論づけている。

FECD患者由来の初代角膜内皮細胞において、Zarouchliotiら(2018年)は、CTG18.1リピート拡張を特異的に標的としたアンチセンスオリゴヌクレオチド(ASO)処理を行い、MBNL1の核内局在化の救済や下流の異常mRNAプロセッシングの減少など、リピート拡張に伴う変化の反転を観察したという。標識したASOをマウスの硝子体に注入したところ、角膜内皮、角膜細胞、間質にASOが存在し、内皮細胞と間質細胞の核および核周辺部に集積していたことから、ASOを介したFECD治療の可能性が示唆された。

この記事の著者:仲田洋美(医師)

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