ABSTRACT We investigated the function of Lhx2, a LIM homeobox gene expressed in developing B-cells, forebrain and neural retina, by analyzing embryos deficient in functional Lhx2 protein. Lhx2 mutant embryos are anophthalmic, have malformations of the cerebral cortex, and die in utero due to severe anemia. In Lhx2−/− embryos specification of the optic vesicle occurs; however, development of the eye arrests prior to formation of an optic cup. Deficient cellular proliferation in the forebrain results in hypoplasia of the neocortex and aplasia of the hippocampal anlagen. In addition to the central nervous system malformations, a cell non-autonomous defect of definitive erythropoiesis causes severe anemia in Lhx2−/− embryos. Thus Lhx2 is necessary for normal development of the eye, cerebral cortex, and efficient definitive erythropoiesis.

SummaryThe Smith-Lemli-Opitz syndrome (SLOS; also known as "RSH syndrome" [MIM 270400]) is an autosomal recessive multiple malformation syndrome due to a defect in cholesterol biosynthesis. Children with SLOS have elevated serum 7-dehydrocholesterol (7-DHC) levels and typically have low serum cholesterol levels. On the basis of this biochemical abnormality, it has been proposed that mutations in the human sterol Δ7-reductase (7-DHC reductase; E.C.1.3.1.21) gene cause SLOS. However, one could also propose a defect in a gene that encodes a protein necessary for either the expression or normal function of sterol Δ7-reductase. We cloned cDNA encoding a human sterol Δ7-reductase (DHCR7) on the basis of its homology with the sterol Δ7-reductase from Arabidopsis thaliana, and we confirmed the enzymatic function of the human gene product by expression in SLOS fibroblasts. SLOS fibroblasts transfected with human sterol Δ7-reductase cDNA showed a significant reduction in 7-DHC levels, compared with those in SLOS fibroblasts transfected with the vector alone. Using radiation-hybrid mapping, we show that the DHCR7 gene is encoded at chromosome 11q12-13. To establish that defects in this gene cause SLOS, we sequenced cDNA clones from SLOS patients. In three unrelated patients we have identified four different mutant alleles. Our results demonstrate both that the cDNA that we have identified encodes the human sterol Δ7-reductase and that mutations in DHCR7 are responsible for at least some cases of SLOS. The Smith-Lemli-Opitz syndrome (SLOS; also known as "RSH syndrome" [MIM 270400]) is an autosomal recessive multiple malformation syndrome due to a defect in cholesterol biosynthesis. Children with SLOS have elevated serum 7-dehydrocholesterol (7-DHC) levels and typically have low serum cholesterol levels. On the basis of this biochemical abnormality, it has been proposed that mutations in the human sterol Δ7-reductase (7-DHC reductase; E.C.1.3.1.21) gene cause SLOS. However, one could also propose a defect in a gene that encodes a protein necessary for either the expression or normal function of sterol Δ7-reductase. We cloned cDNA encoding a human sterol Δ7-reductase (DHCR7) on the basis of its homology with the sterol Δ7-reductase from Arabidopsis thaliana, and we confirmed the enzymatic function of the human gene product by expression in SLOS fibroblasts. SLOS fibroblasts transfected with human sterol Δ7-reductase cDNA showed a significant reduction in 7-DHC levels, compared with those in SLOS fibroblasts transfected with the vector alone. Using radiation-hybrid mapping, we show that the DHCR7 gene is encoded at chromosome 11q12-13. To establish that defects in this gene cause SLOS, we sequenced cDNA clones from SLOS patients. In three unrelated patients we have identified four different mutant alleles. Our results demonstrate both that the cDNA that we have identified encodes the human sterol Δ7-reductase and that mutations in DHCR7 are responsible for at least some cases of SLOS.

Smith–Lemli–Opitz syndrome (SLOS), desmosterolosis and lathosterolosis are human syndromes caused by defects in the final stages of cholesterol biosynthesis. Many of the developmental malformations in these syndromes occur in tissues and structures whose embryonic patterning depends on signaling by the Hedgehog (Hh) family of secreted proteins. Here we report that response to the Hh signal is compromised in mutant cells from mouse models of SLOS and lathosterolosis and in normal cells pharmacologically depleted of sterols. We show that decreasing levels of cellular sterols correlate with diminishing responsiveness to the Hh signal. This diminished response occurs at sterol levels sufficient for normal autoprocessing of Hh protein, which requires cholesterol as cofactor and covalent adduct. We further find that sterol depletion affects the activity of Smoothened (Smo), an essential component of the Hh signal transduction apparatus.

Oxysterols are biomarkers for diagnosis and drug treatment in Niemann-Pick C1 disease.