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ZEB2遺伝子の機能

ZEB2遺伝子は、ZEB1（189909）／ショウジョウバエのZfh1ファミリーに属する2本手のジンクフィンガー／ホメオドメインタンパク質のメンバーであり、TGF-β（190180）シグナルの伝達物質である活性化されたSMAD（601595）と相互作用し、ヌクレオソームのリモデリングとヒストンの脱アセチル化（NURD）複合体と相互作用するDNA結合型の転写抑制因子として機能する（Verstappen et al, 2008）。

Verschuerenら（1999）は、SMADIP1は、酵母やin vitroでは受容体制御SMADのMH2ドメインと相互作用するが、哺乳類細胞では完全長のSMAD（601595参照）との相互作用には受容体を介したSMADの活性化が必要であることを見出した。デルタEF1と同様に、SMADIP1はXenopusの「brachyury」（Xbra）プロモーターを含む様々なプロモーターの5-prim-CACCT配列に結合した（Remacleら、1999）。Xbra2プロモーターに結合した全長のSMADIP1またはそのC末端のジンクフィンガークラスターをin vitroで過剰発現させると、Xenopusの初期胚で内在性のXbra遺伝子の発現が阻害された。したがって、SMADIP1は、アクチビン依存性のシグナル伝達経路の少なくとも1つの即時応答遺伝子の制御に関与する可能性のある転写抑制因子であると考えられる。Verschuerenら（1999）は、このSMADと相互作用するタンパク質が同定されたことで、TGF-β（190180）メンバーが反応細胞や脊椎動物の胚において標的遺伝子の発現に影響を及ぼすメカニズムを調査するルートが開かれたと結論づけている。

Comijnら（2001）は、野生型のSIP1の発現が、変異型ではなく、最小のE-カドヘリンプロモーターの保存されたE2ボックスの両方に結合することによって、哺乳類のE-カドヘリン（192090）の転写をダウンレギュレートすることを報告した。SIP1とSnail (SNAI1; 604238)は、部分的に重複するプロモーター配列に結合し、同様の抑制効果を示した。SIP1は、TGFB処理によって誘導され、E-カドヘリン陰性のいくつかのヒト癌細胞株で高い発現を示した。E-カドヘリン陽性のMDCK細胞にSIP1を条件付きで発現させると、E-カドヘリンを介した細胞間接着が阻害され、同時に浸潤が誘導された。著者らは、SIP1は悪性上皮性腫瘍における浸潤の促進因子であると結論づけた。

Lin and Elledge (2003)は、テロメラーゼの制御を調べるために、HeLa細胞を用いて一般的な遺伝子スクリーニングを行い、TERT (187270)の負の制御因子を同定した。彼らは、TGF-βによって制御されるTERTの抑制を仲介するSIP1を含む、TERTの抑制に関与する3つの腫瘍抑制/癌遺伝子経路を発見した。

Vandewalleら（2005）は、ヒトの上皮細胞にマウスのSip1を発現させると、上皮性から間葉性の表現型へと形態が変化することを示した。脱分化には、いくつかの細胞接合タンパク質とそれらに対応するmRNAの抑制が伴っていた。E-カドヘリンに加えて、タイトジャンクション、デスモソーム、ギャップジャンクションの重要なタンパク質をコードする他の遺伝子も、Sip1によって制御されていた。レポーター遺伝子アッセイやクロマチン免疫沈降法により、Sip1がこれらの遺伝子のプロモーターを直接抑制していることが明らかになった。

TGF-βは、糖尿病性腎症のメサンギウム細胞（MC）における細胞外マトリックスのコラーゲンを制御する重要な因子である。Katoら（2007）は、TGF-βがマウス初代MCでmiR192（MIRN192; 610939）レベルを上昇させることを発見し、マウスMCにおけるmiR192の標的としてSip1を同定した。TGF-β処理やmiR192のトランスフェクションにより、内在性Sip1の発現が減少し、Sip1の3-prime UTRを含むレポーターコンストラクトの活性も低下した。逆に、miR192を阻害するとレポーター活性が高まり、Sip1がmiR192の標的であることが確認された。ストレプトゾトシンを注射した糖尿病マウスおよび糖尿病db/dbマウス（601007参照）から単離した糸球体では、対応する非糖尿病対照群に比べてmiR192レベルが上昇し、Tgf-βおよびCol1a2（120160）の発現増加と並行していた。マウスMCにmiR192とdelta-EF1を標的としたショートヘアピンRNAをトランスフェクションすると、Col1a2遺伝子の上流のE-box要素を含むレポーターコンストラクトの活性が相乗的に増強された。加藤ら（2007）は、MCにおけるTGF-βを介したコラーゲンの制御には、miR192とE-boxリプレッサーであるdelta-EF1およびSIP1とのクロストークが関与していると結論づけている。

上皮細胞におけるSNAI1の発現は、上皮-間充織転換を誘発する。Beltranら（2008年）は、ヒトの細胞株でSNAI1を発現させると、ZEB2の合成がアップレギュレートされることを示した。SNAI1は、ZEB2のmRNAレベルを変化させなかったが、ZEB2の発現に必要な内部リボソーム進入部位（IRES）を含むZEB2の5プライムUTRにある大きなイントロンの処理を妨げた。ZEB2の5プライムイントロンが維持されるには、イントロンの5プライムスプライスサイトと重なるアンチセンス転写物の発現が必要であった。このアンチセンス転写産物を上皮細胞に異所的に過剰発現させると、ZEB2の5プライムUTRのスプライシングが阻害され、その結果、ZEB2タンパク質の発現が上昇し、その結果、E-カドヘリンのmRNAおよびタンパク質がダウンレギュレートされることがわかった。

Parkら（2008）は、ヒト細胞株におけるマイクロRNAのmiR200ファミリー（MIRN200A、612090など）の発現が、上皮表現型や上皮細胞マーカーであるE-カドヘリンの発現と関連することを見出した。彼らは、E-カドヘリンの転写抑制因子であるZEB1およびZEB2の3-prime UTRに、複数のmiR200標的配列を同定した。マウスとヒトのZEB1とZEB2の3-prime UTRを用いて、内因性のmiR200がZEB1とZEB2の発現を抑制することを明らかにした。miR200レベルを増加させると、ヒトのがん細胞株で間葉系から上皮系への移行（MET）が誘導され、がんの攻撃性が低下した。逆に、miR200レベルを下げると、上皮-間葉転換（EMT）が誘導された。Parkら（2008）は、miR200ファミリーは、E-カドヘリンの発現を制御するZEB1とZEB2を標的として、EMT/METを制御していると結論づけている。

Verstappenら（2008）は、質量分析法を用いて、ZEB2が転写抑制に重要な役割を果たすNURD複合体の複数のサブユニットと結合していることを明らかにした。Mi2-β (CHD4; 603277) は、ZEB2がE-カドヘリン (CDH1; 192090) を抑制する際の特異的な補因子として同定された。ZEB2のN末端289アミノ酸は、NURD複合体のサブユニットとの相互作用に十分であった。また、Xenopus卵母細胞を用いたin vitro研究では、Zeb2の発現はgastrula段階で幅広く見られ、neurula段階では神経組織や神経堤細胞での発現が強くなり、神経発生に関与していることが示唆された。内在性のMi2-βの発現は、Zeb2の発現とほぼ重なっており、Mi2-βをアンチセンスモルフォリーノでノックダウンすると、Zeb2を介したBmp4の抑制（112262）や神経マーカーNcamの誘導（116930）が低下した。さらに、野生型とは最初の24アミノ酸が異なり、軽度のMowat-Wilson症候群を引き起こす変異型ZEB2タンパク質（605802.0014）は、NURD複合体と相互作用することができず、Bmp4の転写抑制機能が低下することがわかった（235730）。

妊娠中の子宮の静止状態は、プロゲステロンの増加により、収縮に関与する因子が抑制される。Renthalら（2010）は、子宮筋腫の収縮表現型への移行を仲介するマイクロRNAとして、MIRN200ファミリーメンバー（MIRN200B, 612091; MIRN429, 612094）を同定した。Renthalら（2010）は、妊娠中のヒトおよびマウスの子宮において、ZEB1およびZEB2が、子宮筋腫細胞の収縮関連遺伝子であるコネキシン-43（GJA1; 121014）およびオキシトシン受容体（OXTR; 167055）の転写抑制因子であることを明らかにした。ZEB1はプロゲステロンによってZEB1プロモーターが直接アップレギュレートされた。マウスの早産時には、Mirn200b/Mirn429の制御不能により、Zeb1とZeb2がダウンレギュレートされ、その結果、収縮性関連タンパク質の転写が抑制されていた。さらに、Zeb1はMirn200b/Mirn429と直接結合して抑制することが判明し、フィードバック機構を示した。これらの結果から、MIRN200B/MIRN429とその標的であるZEB1およびZEB2は、プロゲステロンを介して、妊娠中および分娩中の子宮の静止と収縮を制御するユニークな因子であることが示唆された。

ZEB2遺伝子の発現

Nagaseら（1998）は、ヒト脳cDNAライブラリーから得られたクローンの塩基配列を決定することにより、ZEB2をクローニングし、KIAA0569と命名した。この1,214アミノ酸のタンパク質は、ラットのZeb1と非常によく似ている。ヒト組織のRT-PCR解析では、心臓、脳、肺、胎盤、腎臓でZEB2の発現が最も高く、卵巣、骨格筋、肝臓、小腸では中程度の発現が検出された。

Verschuerenら（1999）は、マウス胚の酵母2ハイブリッド解析を用いて、Smadip1と呼ばれるZeb2を同定した。Smadip1タンパク質は、SMAD結合ドメイン、ホメオドメイン様配列、および2つの独立した亜鉛フィンガーのクラスター（1つはN-末端、もう1つはC-末端）を含む。

ZEB2のヒトとマウスのホモログをヌクレオチドレベルとアミノ酸レベルで比較したところ、それぞれ93%と97%の類似性が認められた(Wakamatsu et al., 2001)。

Seuntjensら（2009）は、マウス胚の免疫組織化学的解析により、Sip1が皮質板に発現しているが、神経前駆細胞には発現していないことを明らかにした。妊娠後期（胚発生日18.5日）の内側／帯状皮質では、Sip1の発現は皮質深層の細胞に限定されていた。

ZEB2遺伝子と自閉症スペクトラム障害ASDの関係

ZEB2遺伝子は自閉症スペクトラム障害ASDでClnVarに登録されているが、Uncertain significanceである。

ZEB2遺伝子とその他の疾患との関係

小頭症、精神遅滞、多毛、粘膜下口蓋裂、低身長を伴うヒルシュスプルング病で、Mowat-Wilson症候群（MOWS；235730）と一致する患者において、Wakamatsuら（2001）はSMADIP1遺伝子にナンセンスまたはフレームシフト変異を同定した。これらの突然変異はヌルアリルであり、この表現型を引き起こすにはSMADIP1のハプロ不全で十分であることが示唆された。Wakamatsuら（2001）は、SMADIP1遺伝子が、ヒルシュスプルング病-知的障害症候群の3人の患者で欠失した2q22のセグメントに存在することを発見した。彼らは、SMADIP1遺伝子が、胚の神経および神経堤の発達に不可欠であると結論づけている。

ZFHX1Bの変異に関連する臨床的バリエーションの幅を調べるために、Yamadaら（2001年）は、ヒルシュスプルング病を発症していないことを除いて、ZFHX1B欠損症について記述されているのと同様の臨床的特徴を有する6人の患者のDNAサンプルを調査した。その結果、3例にR695X変異（605802.0002）が存在し、残りの3例には3つの新規変異が同定されました。すべての変異は1つのアリルに生じており、de novoイベントでした。この結果から、ZFHX1B欠損症は常染色体優性の複雑な発達障害であり、機能的な欠損変異を持つ個体は、精神遅滞、運動発達の遅れ、てんかんのほか、頭、心臓、迷走神経レベルでの神経クリストパスを示唆する幅広い臨床的に不均一な特徴を呈することが明らかになりました。

Amielら（2001年）は、ヒルシュスプルング病と精神遅滞の患者19名のうち8名に、大規模なZFHX1Bの欠失または切断変異があることを発見しました。これらの結果は、この遺伝子のハプロ不全に起因する奇形のスペクトルをさらに明確にすることを可能にした。このように、Smad標的遺伝子の転写コレオプサーをコードするZFHX1B遺伝子は、神経堤由来の細胞や中枢神経系のパターニングだけでなく、ヒトの正中線構造の発生にも役割を果たしている可能性がある。

Zweierら（2002）は、5人の患者のZFHX1B遺伝子を解析した。そのうち3人はヒルシュスプルング病症候群で、2人はMowatら（1998）が記述した顔の表現型を持ち、1人は持たず、2人はヒルシュスプルング病を持たない明瞭な顔のゲシュタルトを持っていた。Zweierら（2002）は、5人の患者すべてにおいて大きな欠失を除外し、特徴的な顔の表現型を持つ4人の患者すべてに切断型のZFHX1B変異（605802.0007-605802.0010）を発見しましたが、特徴的な顔の外観を持たない症候性ヒルシュスプルング病の患者には発見されませんでした。Zweierら（2002）は、明瞭な顔貌、精神遅滞、可変性の多発性先天異常（MCA）という臨床的実体に対して、Mowat-Wilson症候群（235730）という名称を提案した。

石原ら（2004年）は、Mowat-Wilson症候群の患者において、ZFHX1B遺伝子に5つの新規ナンセンスおよびフレームシフト変異を同定し、ZFHX1Bに変異または欠失を有する合計27例の臨床的特徴および分子基盤を特徴づけた。すべての欠失は父方に由来しており、約5 Mbまでの欠失を持つ症例の臨床的特徴は、ナンセンス変異やフレームシフト変異を持つ症例に見られる特徴と重なっていた。しかし、大きな欠失（10.42 Mbと8.83 Mb）を持つ2人の患者は、精神運動発達が著しく遅れており、そのうちの1人は口蓋裂と複雑な心臓病を患っていた。

Zweierら（2006年）は、Mowat-Wilson症候群に類似した顔貌を持つが、表現型が異常に軽度であり、ZFHX1B遺伝子のスプライスサイト変異（605802.0014）のヘテロ接合性が確認された5歳の男児を報告した。

Heinritzら（2006年）は、ZFHX1B遺伝子（605802.0015）にヘテロ接合性のミスセンス変異を持つ2.5歳の男児を報告しています。この男児は、Mowat-Wilson症候群では珍しい両唇口蓋裂と両手足の不自由さを持っていました。

Dastot-Le Moalら（2007）は、ZEB2遺伝子の変異は110種類以上が報告されていると述べています。ナンセンス変異は、既知のパンク型変異の約41％を占め、主にエクソン8に局在していた。また、遺伝子型と表現型の明らかな相関関係は認められなかった。

この記事の著者：仲田洋美（医師）