Ген foxp2: «Ген речи» FOXP2 оказался регулятором высокого уровня • Елена Наймарк • Новости науки на «Элементах» • Генетика

Содержание

«Ген речи» FOXP2 оказался регулятором высокого уровня • Елена Наймарк • Новости науки на «Элементах» • Генетика

Американские ученые с помощью трансгенных культур тканей исследовали работу гена речи FOXP2. Они оценили экспрессию всех генов в культурах клеток с человеческим и обезьяньим вариантами FOXP2. Удалось выявить целый комплекс генов, работа которых так или иначе связана сFOXP2. Восемь из них являются прямыми мишенями этого гена, а более сотни других генов регулируются опосредованно. Весь этот генетический каскад отвечает за нормальное развитие мозга, в особенности тех отделов, от которых зависит координация движений и, в том числе, артикуляция речи. Ученые предположили, что быстрая эволюция гена FOXP2 была сопряжена с эволюцией и других генов из этого каскада.

Среди генов, отличающих человека от других приматов, особая роль отводится гену FOXP2 (см. обзорную статью Будут ли расшифрованы генетические основы разума?, «Элементы», 09. 10.2006). Этот знаменитый ген, согласно классическим представлениям, отвечает за человеческую речь. То есть за ту особенную черту, которая присуща исключительно человеку. У млекопитающих этот ген весьма консервативен, например ген

FOXP2 мыши отличается от обезьяньего аналога всего одной аминокислотной заменой. А человеческая версия гена FOXP2 отличается от аналогичного гена шимпанзе двумя аминокислотными заменами. Это подразумевает быструю эволюцию гена FOXP2 в человеческой линии. Предполагается, что движущий отбор действовал в направлении совершенствования функции именно этого гена, и в результате человек приобрел способность к членораздельной речи. Поэтому легко понять, насколько пристальное внимание ученые уделяют исследованию этого гена.

Предшествующие работы выявили ряд заболеваний, которые вызываются мутациями гена FOXP2; эти заболевания проявляются в дефектах речи и строения черепно-лицевого отдела, в умственной неполноценности. Отсюда можно заключить, что ген FOXP2 связан с речью.

Примечательное исследование функций FOXP2 было проведено Вольфгангом Энардом (Wolfgang Enard) с коллегами в Институте Макса Планка (Лейпциг, Германия). Немецкие ученые вывели трансгенных мышей, несущих человеческий FOXP2. Трансгенные мыши выросли вполне здоровыми, хотя некоторыми чертами отличались от нормальных мышей. В числе основных отличий авторы исследования назвали удлинение дендритов и увеличение синаптической пластичности в базальных ядрах, или ганглиях мозга, снижение уровня дофамина, снижение исследовательской активности и понижение тембра голоса.

В новом исследовании американских специалистов из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, Йеркского национального приматологического исследовательского центра и Отделения патологии и медицины Университета Эмори (Атланта) показано, насколько в действительности многообразны связи и функции гена FOXP2. Они явно не ограничиваются формированием членораздельной речи, а, скорее, направлены на координацию целого каскада генов и белков, необходимых для развития и нормальной работы мозга.

Эта работа основана на множестве различных биохимических и генетических методик, которые в совокупности призваны выявить различия в составе генов и белков, связанных с экспрессией FOXP2 у человека и шимпанзе. Во-первых, трансгенным путем были выведены культуры предшественников нервных клеток, у которых вместо человеческого FOXP2 работал шимпанзиный аналог с соответствующими двумя аминокислотными заменами. Далее сравнили экспрессию всех (!) генов в нормальных и трансгенных клетках. Ясно, что разница в экспрессии генов в двух культурах в данном случае должна быть отнесена только на счет различий в работе гена FOXP2 (естественно, исследователи имели в распоряжении несколько трансгенных повторов для статистики).

В целом шимпанзиный FOXP2 производится активнее, то есть в клетках его больше, чем человеческого. Выяснилось также, что в культурах с шимпанзиным и человеческим FOXP2 различается экспрессия 116 генов: в человеческом варианте 61 ген демонстрирует увеличенную экспрессию, а 55 генов — пониженную экспрессию. Некоторые из этих генов являются прямыми генами-мишенями FOXP2, то есть FOXP2 связывается непосредственно с промоторами этих генов. Для других FOXP2 является косвенным регулятором, действуя опосредованно через другие регуляторы. Действительно, промоторы некоторых выбранных генов из этого массива по-разному связывались с человеческим и шимпанзиным FOXP2 (эта часть опыта была сделана с помощью иммунологических тестов со светящимися белками).

В результате анализа строения отдельных генов и их взаимовлияния друг на друга ученые получили схему целого блока генетических связей (см. ниже схему из обсуждаемой статьи). В эту схему включены те гены, которые так или иначе изменяют свою работу в зависимости от модификации

FOXP2. Получен еще и другой каскад генов, также завязанных на FOXP2, но работающих одинаково с обеими модификациями этого гена.

Раньше было показано, что гены DLX5 и SYT4 — а они являются важными узлами на этой схеме — регулируют развитие и нормальную работу мозга. Теперь понятно, что эти гены представляют только часть целой регуляторной сети. В данный регуляторный каскад попали некоторые гены, мутации в которых вызывают тяжелые наследственные заболевания. К ним относится, например, ген PPP2R2B (на схеме см. справа внизу, над геном EBF3), дефекты которого приводят к особой форме мозжечковой атаксии. Симптомом этого заболевания является расстройство речи.

Также в этой схеме присутствуют гены, для которых, как и для

FOXP2, доказано действие движущего отбора в человеческой линии. К таким генам относится ген AMT. Отличия нуклеотидных последовательностей этого гена от обезьяньих аналогов весьма значительны. Можно предположить, что имела место сопряженная ускоренная эволюция выборочной части этого каскада, приведшая к важным «человеческим» изменениям в работе мозга.

Все эти результаты были получены на культурах зародышевых предшественников нервных клеток, но не сформированных клеток взрослых индивидуумов. Понятно, что во «взрослых» клетках, которые, собственно, работают у человека говорящего, могут экспрессироваться совсем другие белки под руководством другого регуляторного каскада. Ученые, предвидя это вполне очевидное возражение, провели дополнительное исследование. Они оценили экспрессию генов в тканях различных участков мозга у взрослых людей и шимпанзе и сравнили с результатами, полученными для соответствующих клеточных культур (клеточные культуры с геном шимпанзе сравнивали с мозгом взрослого шимпанзе, а культуры с человеческим геном — с человеческим мозгом). Выяснилось, что картина экспрессии генов в культурах клеток чрезвычайно похожа на таковую в тканях «взрослого» мозга. Сходство оказалось высоким и для человеческих клеток и для клеток с геном шимпанзе.

Проведенная работа еще раз подтвердила, что различия между человеком и обезьяной нельзя объяснить только различиями в белок-кодирующих последовательностях. Самые важные «человеческие» признаки, в том числе связанные с работой мозга, формируются за счет изменения регуляции и количественных различий в экспрессии генов. Наиважнейшим регуляторным фактором, изменяющий экспрессию целого комплекса генов, является ген FOXP2.

Среди множества функций этого гена-регулятора находится и контроль работы мышц, участвующих в формировании речи. Но, несмотря на закрепившуюся репутацию руководителя речи, ген FOXP2 выполняет и другие, не менее важные задачи в клетках мозга.

Источник: Genevieve Konopka, Jamee M. Bomar, Kellen Winden, Giovanni Coppola, Zophonias O. Jonsson, Fuying Gao, Sophia Peng, Todd M. Preuss, James A. Wohlschlegel, Daniel H. Geschwind. Human-specific transcriptional regulation of CNS development genes by FOXP2 // Nature. 2009. V. 462. P. 213–217.

См. также:
Enard et al. (2009). A humanized version of FOXP2 affects cortico-basal ganglia circuits in mice // Cell. V. 137. P. 961–971. 29 May 2009 (статья с описанием экспериментов с трансгенными мышами, у которых вместо мышиного FOXP2 был интродуцирован человеческий FOXP2).

Елена Наймарк

Ген FOXP2 не играет большой роли в эволюции языка, как считалось ранее

08.

08.2018 06:35

4424

Добавить в закладки

Исследование американских эволюционистов, которое появилось в журнале Cell, дает новое понимание того, как развивался человеческий язык.

Считалось, что эволюция человеческого языка зависела от изменений в одном гене – FOXP2. Эти изменения встречаются только в «человеческой» версии гена – ни у шимпанзе, ни у других приматов они не были замечены. Новый анализ, однако, показывает, что этот ген не претерпел изменений в истории Homo sapiens и что предыдущие результаты могли быть просто ложными сигналами.

Первоначально ген FOXP2 был обнаружен у членов семьи с длинной историей серьезных речевых и языковых расстройств. Тогда он стал первым геном, который был вовлечен в «производство» языка. Позже исследование показало его важность в эволюции человеческого языка в целом.

В ключевом исследовании 2002 года было показано, что в людском FOXP2 есть две мутации, которые не встречаются ни у каких других приматов.

В этой работе доказывалось, что распространение мутаций в гене среди людей произошло за последние 200 000 лет.

Старше, чем мы думали

Идея исключительной роли гена FOXP2 в развитии языка заинтересовала ученых. Исследование, проведенное в 2007 году, показало, что ген FOXP2 также мутировал и у неандертальцев. То есть изменения в FOXP2 произошли до того, как начал развиваться язык, – примерно более полумиллиона лет назад.

При этом, как ни странно, результаты работы 2002 года никогда с тех пор не проверяли. Хотя они были основаны на небольшой базе информации. Ученые рассмотрели геномы только 20 человек, среди которых были члены нескольких африканских семей: большинство из них были родом из Европы, Азии и других регионов. Теперь команда ученых из Гарварда и Кембриджа пересматривает эволюционную историю гена, используя больший набор данных и более разнообразный состав населения.

Они обнаружили, что сигнал, который указывает на ключевые изменения в гене, обнаруженный в исследовании 2002 года, вероятно, возник из-за статистического недочета. Недочет был вызван тем, что изучали преимущественно африканцев. Сейчас, с большим числом и большим разнообразием геномов, команда была в состоянии искать сигнал в FOXP2 отдельно у африканцев и отдельно – у неафриканцев, но не обнаружила никаких доказательств.

Кусочек головоломки

Даже если и не было никакой эволюции FOXP2, есть еще много доказательств того, что ген играет большую роль в развитии языка, отмечает Саймон Фишер (Simon Fisher), директор Института психолингвистики им. Макса Планка в Неймегене (Нидерланды), соавтор исследования 2002 года. Эксперименты на мышах показали, что ген важен для работы речевого аппарата. Также мутации в FOXP2 вызывают языковые расстройства у людей.

Язык усложняется и никогда не будет объясняться только одной мутацией в гене современных людей, добавляет Фишер. FOXP2 – лишь один кусочек сложной головоломки и изменения касаются, скорее всего, нескольких генов. Бренна Хенн (Brenna Henn), ведущий автор последней статьи, популяционный генетик в Калифорнийском университете Дэвиса, теперь стремится изучить другие гены, которые считаются важными для человеческой эволюции, – например, микроцефалин, который был связан с развитием мозга. Она опасается, что чрезмерная зависимость от небольших наборов данных исказила наше понимание того, что делает людей уникальными.

[Фото: Nature]

ген foxp2 эволюция языка язык

Источник: www.nature.com

Информация предоставлена Информационным агентством “Научная Россия”. Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.

НАУКА ДЕТЯМ

Всероссийский фестиваль NAUKA 0+ стартовал в Москве

22:46 / Наглядный пример, Наука и общество, Экспертный разговор

Продолжительность светового дня влияет на уровень опиоидных рецепторов в бурой жировой ткани

19:48 / Биология

В Президентской академии обсудят научно-технологическое развитие России

19:00 / Наука и общество

Флагманские проекты телеканалов «Наука» и «Живая Планета» покажут на фестивале НАУКА 0+

18:30 / Наука и общество

Продолжается прием заявок в Акселератор Московского университета

18:00 / Наука и общество

7. 10.22 — прямая трансляция — торжественная церемония открытия Всероссийского фестиваля НАУКА 0+

17:45 / Наука и общество, Образование

Радиолокационный мониторинг океанских течений

17:30 / Физика

В первый день фестиваля НАУКА 0+ ученые прочитали лекции московским школьникам

17:00 / Наука и общество

Ученые создали стойкие покрытия для оптоэлектроники

16:30 / Физика

Первое заседание нового состава президиума РАН 11.10.2022 – Прямая трансляция!

16:30 / Наука и общество

Памяти великого ученого. Наука в глобальном мире. “Очевиднное – невероятное” эфир 10.05.2008

04.03.2019

Памяти великого ученого. Нанотехнологии. “Очевидное – невероятное” эфир 3.08.2002

04.03.2019

Вспоминая Сергея Петровича Капицу

14.02.2017

Смотреть все

Человеческий ген речи Foxp2 приводит к снижению уровня дофамина, увеличению длины дендритов и изменению поведения мышей

«Очеловечивание» мышей с помощью гена речи Foxp2 сказывается на них не лучшим образом. Грызуны становятся более пассивными и получают меньше удовольствия от жизни. Зато отростки их нервных клеток становятся гораздо длиннее и активнее, усложняя строение головного мозга.

Неандертальцы могли говорить

Учёным удалось выделить из ядерной ДНК неандертальца ген, который у нас отвечает за развитие речи, и он…

18 апреля 15:39

Несмотря на разнообразные трюки, которые умеют проделывать лабораторные мыши, ученые всё пытаются расширить арсенал фокусов своих подопечных. Сверхвыносливые, сверхсильные, сверхбыстрые, сверхустойчивые или, наоборот, сверхвосприимчивые к самым опасным заболеваниям – на этом список генетически приобретенных по воле учёных способностей не ограничивается.

Вольфганг Энард из лейпцигского Института эволюционной антропологии имени Макса Планка и его коллеги поставили перед собой практически неразрешимую задачу — научить мышей говорить.

Ну или хотя бы пересадить мышам человеческую версию гена речи Foxp2.

У мышей, да и других зверей, в том числе и приматов, этот ген, а точнее, последовательность ДНК, кодирующая транскрипционный фактор Foxp2, тоже есть, но отличается от человеческой двумя точечными мутациями. Считается, что именно эти мутации дали человеку уникальную способность как говорить, так и различать речь. В оценках возраста этой мутации ученые расходятся – от 100 до 500 тысяч лет. Вопрос возраста и эволюции Foxp2 стал даже чуть ли не главной темой в обсуждении расшифрованного недавно генома неандертальцев.

Транскрипционные факторы

белки, контролирующие перенос информации с молекулы ДНК в структуру мРНК (транскрипцию) путем связывания со специфичными участками ДНК. Транскрипционные факторы выполняют свою функцию самостоятельно либо в комплексе с другими белками. Они…

Однако эффекты этого транскрипционного фактора пока остаются непонятными. Очевидно, что такой сложный процесс, как речь, не может обеспечиваться всего лишь одним геном, необходимо соответствующее строение дыхательных путей и голосовых связок. Кроме того, головной мозг и орган слуха должны быть способны эту самую речь воспринимать и различать. Foxp2 как нельзя лучше подходит на роль «регулятора» — ведь это транскрипционный фактор, регулирующий работу самых разнообразных генов (каких – до конца неизвестно). То есть одной мутации в гене Foxp2 достаточно, чтобы изменить строение, свойства и функции одновременно в нескольких тканях – будь то нервная или дыхательная система.

Foxp2 стал «геном речи» относительно недавно: в конце прошлого века выяснилось, что именно его мутации – причина врожденных дефектов восприятия речи.

А вот механизм действия, равно как и все функции этого фактора, до сегодняшнего дня оставались неизвестными. Забегая вперед, скажем, что и после работы Энарда осталось много вопросов, хотя ученым и удалось описать эффекты человеческой версии Foxp2 на мышах. Авторы публикации в Cell, перечисление которых вместе с институтами заняло всю первую страницу статьи, попытались ответить сразу на два вопроса: какова роль Foxp2 в целом и в чем отличие эффектов человеческого Foxp2 от мышиного.

Для этого им пришлось сначала вывести мышей гетерозиготных по этому гену — Foxp2^wt/ko (wild type/knockout), то есть один вариант этого гена был «диким» – мышиным, а второй — выключен совсем. В дополнение к этой группе ученые получили и мышей Foxp2^hum/hum (human), у которых в обеих позициях стоял человеческий вариант гена. После чего Энард и коллеги, среди которых был и «главный специалист» по геному неандертальца Сванте Пеэбо, оценили мышей почти по трём сотням физиологических критериев.

«Очеловеченные» мыши так и не научились говорить и даже отличались меньшей секрецией дофамина и угасшим исследовательским энтузиазмом, зато издавали количественно отличающиеся ультразвуки.

Отсутствие же одной копии гена приводило к абсолютно противоположному эффекту, что лишний раз доказывает роль человеческой версии Foxp2 во всех наблюдаемых феноменах. Причина этих отличий – в базальных ядрах конечного мозга. Именно здесь происходит перенаправление сигналов от коры больших полушарий к мышцам, и здесь же «замыкаются» многие рефлексы. Снижение активности в поиске и изучении новых объектов объясняется низким уровнем дофамина – медиатора удовольствия, стимулирующего к подобному поведению.

Что же касается главной темы для обсуждения – влияния на речь, то здесь большая часть отличий оказалась незначимой, хотя авторы и смогли найти небольшую разницу:

«гуманизированные» мыши оказались склонны издавать больше отдельных звуков и использовали для этого меньшие пиковые частоты по сравнению с нокаутными по одному из генов.

Впрочем, это демонстрирует лишь роль конкретной человеческой версии, а не Foxp2 в целом.

Неандертальца прочитали целиком

Учёные представили первые результаты полной расшифровки ядерного генома неандертальца. Они могли говорить, не…

13 марта 15:25

Судя по всему, Foxp2 оказывает наибольшее воздействие на распознавание речи и звуков, а так же на центральную регуляцию речи. Самое интересное так и не научившиеся говорить при жизни мыши рассказали учёным уже после препарирования:

у «очеловеченных» мышей средняя длина коротких отростков нервных клеток – дендритов — оказалась на 22% больше.

Это способствует образованию большего количества контактов между клетками, а следовательно, и более эффективной работе нервной системы и, в частности, слухового анализатора.

Тем самым Энард в очередной раз подтвердил тот факт, что эволюция в рамках такой совершенной группы, как звери, шла в основном благодаря транскрипционным факторам, а не генам в привычном понимании этого слова. Осталось ещё поискать Foxp2 у попугаев, и вопрос о его роли будет окончательно разрешен.

Ген FOXP2: MedlinePlus Genetics

Нормальная функция

Ген FOXP2 предоставляет инструкции по созданию белка, называемого forkhead box P2. Этот белок является фактором транскрипции, что означает, что он контролирует активность других генов. Он прикрепляется (связывается) к ДНК этих генов через область, известную как домен вилки. Исследователи подозревают, что белок P2 forkhead box может регулировать сотни генов, хотя идентифицированы лишь некоторые из его мишеней.

Белок P2 forkhead box активен в нескольких тканях, включая мозг, как до, так и после рождения. Исследования показывают, что он играет важную роль в развитии мозга, включая рост нервных клеток (нейронов) и передачу сигналов между ними. Он также участвует в синаптической пластичности, то есть в способности связей между нейронами (синапсами) изменяться и адаптироваться к опыту с течением времени. Синаптическая пластичность необходима для обучения и памяти.

Белок P2 forkhead box необходим для нормального развития речи и языка. Исследователи работают над идентификацией генов, регулируемых коробкой вилки P2, которые имеют решающее значение для обучения этим навыкам.

Заболевания, связанные с генетическими изменениями

Речевые и языковые расстройства, связанные с FOXP2

Несколько изменений, связанных с геном FOXP2 , могут привести к FOXP2 -связанным расстройствам речи и языка, состоянию, которое влияет на развитие речи и начало языка в раннем детстве. У некоторых больных имеется делеция, при которой удаляется небольшой сегмент хромосомы 7, включая ген FOXP2 и несколько соседних генов. Другие люди с этим заболеванием имеют мутацию в пределах Сам ген FOXP2 . Реже FOXP2 -связанное расстройство речи и языка возникает в результате перестройки структуры хромосомы 7 (такой как транслокация) или наследования двух копий хромосомы 7 от матери вместо одной от каждого родителя (явление, называемое материнским). однородительская дисомия или материнская UPD). Остается неясным, как наличие двух материнских копий хромосомы 7 влияет на активность гена FOXP2 .

Генетические изменения, лежащие в основе FOXP2 -связанное расстройство речи и языка нарушает активность гена FOXP2 . Поскольку forkhead box P2 является фактором транскрипции, эти изменения влияют на активность других генов в развивающемся мозге. Исследователи работают над тем, чтобы определить, какие из этих генов задействованы и как изменения в их активности приводят к аномальному развитию речи и языка.

Подробнее об этом заболевании

Другие названия этого гена

Белок CAG-повторов 44
CAGh54
фактор транскрипции вилкообразная/крылатая спираль
СПЧ2
TNRC10
тринуклеотидный повтор, содержащий 10

Дополнительная информация и ресурсы

Тесты, внесенные в Реестр генетических тестов

Тесты FOXP2

Научные статьи в PubMed

PubMed

Каталог генов и болезней от OMIM

FORKHEAD BOX P2

Базы данных генов и вариантов

Ген NCBI
КлинВар

Ссылки

Feuk L, Kalervo A, Lipsanen-Nyman M, Skaug J, Nakabayashi K, Finucane B, Хартунг Д. , Иннес М., Керем Б., Новачик М.Дж., Ривлин Дж., Робертс В., Сенман Л., Саммерс А, Сатмари П., Вонг В., Винсент Дж. Б., Зесман С., Осборн Л. Р., Карди Дж. О., Кере Дж., Scherer SW, Hannula-Jouppi K. Отсутствие наследуемого по отцовской линии гена FOXP2 у развитие вербальной диспраксии. Am J Hum Genet. 2006 ноябрь; 79(5):965-72. Электронная книга 2006 г. 27 сентября. Цитирование в PubMed или бесплатная статья в PubMed Central
Fisher SE, Scharff C. FOXP2 как молекулярное окно в речь и язык. Тенденции Жене. 2009 апр; 25 (4): 166-77. doi: 10.1016/j.tig.2009.03.002. Электронная книга 2009 г. 21 марта. Обзор. Цитата в PubMed
Грэм С.А., Фишер С.Э. Понимание языка с геномной точки зрения. Анну Преподобный Жене. 2015;49:131-60. doi: 10.1146/annurev-genet-120213-092236. 2015 г. 5 окт. Обзор. Цитата на PubMed
Лай К.С., Фишер С.Э., Херст Дж.А., Варга-Хадем Ф., Монако АП. Форкхед-домен ген мутировал в тяжелое расстройство речи и языка. Природа. 2001 Октябрь 4;413(6855):519-23. Цитата в PubMed
MacDermot KD, Bonora E, Sykes N, Coupe AM, Lai CS, Vernes SC, Vargha-Khadem F, Маккензи Ф., Смит Р.Л., Монако А.П., Фишер С.Э. Идентификация усечения FOXP2 как новая причина развития речи и дефицита языка. Am J Hum Genet. 2005 г. Июнь; 76 (6): 1074-80. Epub 2005, 22 апреля. Цитирование в PubMed или бесплатная статья в PubMed Central
Мюллер К.Л., Мюррей Дж.С., Майклсон Дж.Дж., Кристиансен М.Х., Рейли С., Томблин Дж.Б. Общие генетические варианты FOXP2 не связаны с индивидуальными различиями в развитии языка. ПЛОС Один. 11 апреля 2016 г .; 11 (4): e0152576. дои: 10.1371/журнал.поне.0152576. eCollection 2016. Цитирование в PubMed или бесплатная статья в PubMed Central
Vernes SC, Oliver PL, Spiteri E, Lockstone HE, Puliyadi R, Taylor JM, Ho J, Момберо С., Брюэр А., Лоуи Э., Никод Дж., Грозер М., Бабан Д., Сахгал Н., Казье Дж. Б., Рагуссис Дж., Дэвис К. Е., Гешвинд Д.Х., Фишер С.Е. Foxp2 регулирует генные сети участвует в росте нейритов в развивающемся мозге. Генетика PLoS. 2011 Июль;7(7):e1002145. doi: 10.1371/journal.pgen.1002145. Epub 2011, 7 июля. Цитирование в PubMed или бесплатная статья в PubMed Central

Нарушение речи и языка, связанное с FOXP2: MedlinePlus Genetics

Описание

Нарушение речи и языка, связанное с FOXP2 , — это состояние, которое влияет на развитие речи и языка, начиная с раннего детства. У пострадавших людей есть проблема с речью, известная как апраксия, которая затрудняет воспроизведение последовательностей звуков, слогов и слов. Это состояние возникает в результате аномалий, затрагивающих части мозга, которые планируют и координируют движения губ, рта и языка. Дети с апраксией обычно произносят свои первые слова позже, чем другие дети. Их речь часто трудно понять, хотя ясность речи со временем несколько улучшается. Некоторые пострадавшие также не могут кашлять, чихать или откашляться.

В дополнение к проблемам с произношением речи (выразительный язык), люди с расстройством речи и языка, связанным с FOXP2 , могут иметь трудности с пониманием речи (рецептивный язык). У некоторых также есть проблемы с другими языковыми навыками, такими как чтение, письмо, правописание и грамматика. У некоторых больных проблемы с речью и языком являются единственными признаками состояния. Другие также имеют задержку развития в других областях, включая двигательные навыки, такие как ходьба и завязывание шнурков, а также расстройства аутистического спектра, которые представляют собой состояния, характеризующиеся нарушением коммуникации и социального взаимодействия.

Частота

FOXP2 Связанное с расстройство речи и языка, по-видимому, является относительно редкой причиной проблем с развитием речи и языка. Общая распространенность апраксии оценивается от 1 до 2 на 1000 человек, и вполне вероятно, что расстройство речи и языка, связанное с FOXP2 , составляет лишь небольшую часть случаев.

Причины

Как следует из названия, FOXP2 -связанное расстройство речи и языка вызывается изменениями, затрагивающими FOXP2 ген. Этот ген дает инструкции для создания белка, называемого forkhead box P2, который, по-видимому, необходим для нормального развития речи и языка. Белок forkhead box P2 активен во многих различных тканях, включая мозг, как до, так и после рождения. Он действует как фактор транскрипции, что означает, что он помогает контролировать активность других генов. Исследователи подозревают, что многие гены, на которые нацелена forkhead box P2, играют важную роль в развитии мозга и связях между нервными клетками.

Несколько изменений, связанных с геном FOXP2 , могут привести к FOXP2 -связанному расстройству речи и языка. У некоторых больных имеется делеция, при которой удаляется небольшой сегмент хромосомы 7, включая ген FOXP2 и несколько соседних генов. Другие люди с этим заболеванием имеют мутацию в самом гене FOXP2 . Реже FOXP2 -связанное расстройство речи и языка возникает в результате перестройки структуры хромосомы 7 (такой как транслокация) или наследования двух копий хромосомы 7 от матери вместо одной от каждого родителя (явление, называемое материнским). однородительская дисомия или материнская UPD). Остается неясным, как наличие двух материнских копий хромосомы 7 влияет на активность 9 хромосомы.0123 FOXP2 ген.

Генетические изменения, лежащие в основе расстройства речи и языка, связанного с FOXP2 , нарушают активность гена FOXP2 . Поскольку forkhead box P2 является фактором транскрипции, эти изменения влияют на активность других генов в развивающемся мозге. Исследователи работают над тем, чтобы определить, какие из этих генов задействованы и как изменения в их активности приводят к аномальному развитию речи и языка.

Дополнительные функции, которые иногда ассоциируются с Связанное с FOXP2 расстройство речи и языка, включая задержку моторного развития и расстройства аутистического спектра, вероятно, является результатом изменений в других генах на хромосоме 7. Например, у больных с делецией, затрагивающей хромосому 7, потеря FOXP2 является считается, что это нарушает развитие речи и языка, в то время как потеря близлежащих генов объясняет другие признаки и симптомы. Люди с материнской UPD для хромосомы 7 имеют FOXP2 -связанное расстройство речи и языка как часть более крупного состояния, называемого синдромом Рассела-Сильвера. Помимо проблем с речью и языком, эти люди имеют медленный рост, отличительные черты лица, задержку развития и трудности в обучении.

Наследование

Тип наследования FOXP2 -ассоциированного расстройства речи и языка зависит от его генетической причины. Мутации в гене FOXP2 и делеции генетического материала из хромосомы 7, которые включают FOXP2 , имеют аутосомно-доминантный тип наследования, что означает, что одной копии измененного гена или хромосомы в каждой клетке достаточно, чтобы вызвать заболевание. В большинстве случаев это состояние возникает в результате новой (de novo) мутации или делеции, которая возникает во время формирования репродуктивных клеток (яйцеклеток или сперматозоидов) или на ранних стадиях эмбрионального развития. Эти случаи возникают у людей, у которых в семье не было этого расстройства. Реже больной наследует генетическое изменение от родителя с этим заболеванием; хотя бы в одной большой семье 9Мутация гена 0005 FOXP2 передавалась через несколько поколений.

Если расстройство речи и языка, связанное с FOXP2 , возникает в результате UPD хромосомы 7 у матери как часть синдрома Рассела-Сильвера, это состояние не наследуется. UPD возникает как случайное событие во время формирования половых клеток (яйцеклеток и сперматозоидов) или в начале эмбрионального развития. Пораженные люди с материнской UPD хромосомы 7 обычно не имеют истории расстройства в своей семье.

Когда состояние вызвано перестройкой структуры хромосомы 7, его характер наследования может быть сложным и зависит от конкретного генетического изменения.