Kasten-Protein von Forkhead P2 auch bekannt als FOXP2 sind ein Protein, das in Menschen durch das FOXP2 Gen verschlüsselt wird, hat sich auf dem menschlichen Chromosom 7 (7q31, am SPCH1 geometrischen Ort) niedergelassen. FOXP2 orthologs sind auch in allen Säugetieren identifiziert worden, für die ganze Genom-Daten verfügbar sind. Das FOXP2 Protein enthält ein Forkhead-Kasten-Gebiet der DNA-SCHWERGÄNGIGKEIT, es ein Mitglied der FUCHS-Gruppe von Abschrift-Faktoren machend, die an der Regulierung des Genausdrucks beteiligt sind. Zusätzlich zu diesem charakteristischen Forkhead-Kasten-Gebiet enthält das Protein eine polyglutamine Fläche, einen Zinkfinger und einen leucine Reißverschluss.

In Menschen verursachen Veränderungen von FOXP2 eine strenge Rede und Sprachunordnung. Versionen von FOXP2 bestehen in ähnlichen Formen in entfernt zusammenhängenden Wirbeltieren; funktionelle Studien des Gens in Mäusen und in Singvögeln zeigen an, dass es wichtig ist, um Knetbarkeit von Nervenstromkreisen abzustimmen. Außerhalb des Gehirn-FOXP2 ist auch in die Entwicklung anderer Gewebe wie die Lunge und Eingeweide hineingezogen worden. FOXP2 regelt direkt eine Vielzahl von abwärts gelegenen Zielgenen.

Ein besonderes Ziel, das direkt downregulated durch FOXP2 in menschlichen Neuronen ist, ist das CNTNAP2 Gen, ein Mitglied der neurexin Familie; Varianten in diesem Zielgen sind mit Standardformen der Sprachschwächung vereinigt worden. Zwei Aminosäure-Ersetzungen unterscheiden das menschliche FOXP2 Protein davon, das in Schimpansen gefunden ist, aber nur eine dieser zwei Änderungen sind Menschen einzigartig. Beweise von genetisch manipulierten Mäusen und menschlichen neuronal Zellmodellen weisen darauf hin, dass diese Änderungen die Nervenfunktionen von FOXP2 betreffen.

Funktion

FOXP2 ist für die richtige Gehirn- und Lungenentwicklung erforderlich. Knock-Out-Mäuse mit nur einer funktioneller Kopie des FOXP2 Gens haben Stimmgebungen als junge Hunde bedeutsam reduziert.

Knock-Out-Mäuse ohne funktionelle Kopien von FOXP2 sind runted, zeigen Abnormitäten in Gehirngebieten wie die Schicht von Purkinje, und sterben ein Durchschnitt von 21 Tagen nach der Geburt von der unzulänglichen Lungenentwicklung.

Verschiedene Studien von FOXP2 in Singvögeln weisen darauf hin, dass FOXP2 an neuroplasticity beteiligte Gene regeln kann:

Während des Liedes, das FOXP2 erfährt, ist upregulated in Gehirngebieten, die für das Lied kritisch sind, das im jungen Zebra-Fink erfährt.

Die Preissenkung von FOXP2 im Gebiet X der grundlegenden ganglia dieser Vögel läuft auf unvollständige und ungenaue Liedimitation hinaus.

Ähnlich in erwachsenen Kanarischen Inseln höher entsprechen FOXP2 Niveaus auch Liedänderungen.

Außerdem sind Niveaus von FOXP2 im erwachsenen Zebra-Fink bedeutsam höher, wenn Männer ihr Lied Frauen leiten als, wenn sie Lied in anderen Zusammenhängen singen. Wie man gezeigt hat, sind Unterschiede zwischen Liedlernen und Vögeln "nicht Lied, das erfährt", durch Unterschiede im FOXP2 Genausdruck, aber nicht Unterschiede in der Aminosäure-Folge des FOXP2 Proteins verursacht worden.

FOXP2 hat auch mögliche Implikationen in der Entwicklung der Fledermaus echolocation.

Klinische Bedeutung

Mehrere Fälle von wörtlichem Entwicklungsdyspraxia in Menschen sind mit Veränderungen im FOXP2 Gen verbunden worden. Solche Personen haben wenig oder kein kognitive Handikaps, aber sind unfähig, die koordinierten für die Rede erforderlichen Bewegungen richtig durchzuführen. die FMRI-Analyse dieser Personen, die stille Verbgeneration und gesprochene Wortwiederholungsaufgaben durchführen, hat underactivation des Gebiets von Broca und des putamen, Gehirnzentren gezeigt, die vorgehabt sind, an Sprachaufgaben beteiligt zu werden. Wegen dessen ist FOXP2 das "Sprachgen synchronisiert worden." Leute mit dieser Veränderung erfahren auch mit der Sprache nicht verbundene Symptome (nicht überraschend, weil, wie man bekannt, FOXP2 Entwicklung in anderen Teilen des Körpers ebenso betrifft). Wissenschaftler haben auch nach Vereinigungen zwischen FOXP2 und Autismus gesucht, und sowohl positive als auch negative Ergebnisse sind berichtet worden.

Es gibt einige Beweise, dass die mit einer Veränderung des FOXP2 Gens vereinigten Sprachschwächungen nicht einfach das Ergebnis eines grundsätzlichen Defizits in der Motorkontrolle sind. Zum Beispiel:

• die Schwächungen schließen Schwierigkeiten im Verständnis ein;
• die Gehirnbildaufbereitung von betroffenen Personen zeigt funktionelle Abnormitäten in sprachzusammenhängendem cortical und basal/ganglia Gebieten an, demonstrierend, dass sich die Probleme außer dem Motorsystem ausstrecken.

Evolution

Wie man

allgemein denkt, wird die FOXP2 Protein-Folge hoch erhalten. Ähnliche FOXP2 Proteine können in Singvögeln, Fisch und Reptilien wie Alligatoren gefunden werden. Jedoch haben neue Studien in Fledermäusen (chiroptera) einige Forscher aufgefordert zu beschließen, dass FoxP2 in nichtmenschlichen Säugetieren nicht gut erhalten wird und schreiben Sie: "Wir haben gefunden, dass gegen vorherige Berichte FOXP2 über alle nichtmenschlichen Säugetiere nicht hoch erhalten wird, aber in echolocating Fledermäusen äußerst verschieden ist." Beiseite von einer polyglutamine Fläche unterscheidet sich menschlicher FOXP2 vom Schimpansen FOXP2 durch nur zwei Aminosäuren, Maus FOXP2 durch nur 3 Aminosäuren und Zebra-Fink FOXP2 durch nur 7 Aminosäuren. Einer des zwei Aminosäure-Unterschieds zwischen Menschen und Schimpansen ist auch unabhängig in Fleischfressern und Fledermäusen entstanden. Eine neue Förderung der DNA von Neandertalerknochen zeigt an, dass Neandertaler dieselbe Version (Allel) des FOXP2 Gens als moderne Menschen hatten. Beweise, dass die zwei Aminosäure-Ersetzungen so weit zurück in der Entwicklungsgeschichte bestanden haben, werden durch eine neuere Förderung der DNA von den Überresten von einem zusammenhängenden, vorher unbekanntem Hominiden in der Höhle von Denisova bekräftigt. darin, gemäß der Universität der Website von Wisconsin Professor John Hawk, teilt dieser Hominide auch die zwei Ersetzungen. Dennoch, Kooperative u. a. (2008) weisen darauf hin, dass "moderne menschliche Verunreinigung... die beobachteten Ergebnisse erzeugen konnte". Sie weisen weiter darauf hin, dass die molekularen Daten einen neueren Ursprung andeuten als vor 300,000 Jahren, weil "... der ausgewählte haplotype scheint, wenige Veränderungen seitdem angesammelt zu haben."

Einige Forscher haben nachgesonnen, dass die zwei Aminosäure-Unterschiede zwischen Schimpansen und Menschen zur Evolution der Sprache in Menschen geführt haben. Andere sind jedoch unfähig gewesen, eine klare Vereinigung zwischen Arten mit gelehrten Stimmgebungen und ähnlichen Veränderungen in FOXP2 zu finden. Einfügung sowohl von menschlichen Veränderungen in Mäuse, deren sich Version von FOXP2 sonst vom Menschen als auch von den Schimpanse-Versionen in nur einem zusätzlichem Grundpaar unterscheidet, verursacht Änderungen in Stimmgebungen sowie andere Verhaltensänderungen wie die Verminderung von Forschungstendenzen; die Verminderung von dopamine Niveaus und Änderungen in der Morphologie von bestimmten Nervenzellen werden auch beobachtet. Es kann auch, gestützt auf allgemeinen Beobachtungen der Entwicklung und Singvogel-Ergebnisse sein, dass jeder Unterschied zwischen Menschen und Nichtmenschen wegen der Durchführungsfolge-Abschweifung sein würde (das Beeinflussen, wo und wenn FOXP2 ausgedrückt wird), aber nicht die zwei Aminosäure-Unterschiede, die oben erwähnt sind. Jedoch ist die Veränderungsrate von FOXP2 in der menschlichen Abstammung langsamer als in der Abstammung, bevor sich der menschliche Schimpanse aufgespalten hat und vorgeschlagen hat, dass sich das Reinigen der Auswahl wegen negativer schädlicher Effekten nicht entspannt hätte. So war es wahrscheinlichste positive Auswahl, die die zwei Aminosäure-Unterschiede zum Fixieren in Menschen gesteuert hat, darauf hinweisend, dass Unterschiede zwischen Menschen und Nichtmenschen ein Ergebnis der zwei Aminosäure-Änderungen sind.

Li u. a. (2007) hat gefunden, dass exons 7 und 17 von FoxP2 in Fledermäusen hoch variabel und so nicht erhalten sind wie in anderen Wirbeltieren. Zweiundzwanzig Folgen der Nichtfledermaus eutherian Säugetiere haben eine Gesamtzahl von 20 nichtsynonymischen Veränderungen im Gegensatz zur Hälfte dieser Zahl von Fledermaus-Folgen offenbart, die 44 nichtsynonymische Veränderungen gezeigt haben. Interessanterweise teilen alle Wale drei Aminosäure-Ersetzungen, aber es gibt nicht Unterschiede zwischen echolocating und non-echolocating baleen Wale. Innerhalb von Fledermäusen, jedoch, hat Aminosäure-Schwankung verschiedenen echolocating Typen entsprochen. Die beschleunigte Evolution in Fledermäusen ist wahrscheinlich wegen der positiven Auswahl auf echolocation. In Anbetracht dieser Hypothese, dass eine Folge des Romans FOXP2 echolocation, echolocating und nicht echolocating Wale helfen kann, könnte vorausgesagt werden, um Unterschiede in ihren FOXP2 Folgen zu zeigen. Jedoch erzeugen sie die notwendigen Töne für echolocation mit einem Komplex genannt eine Melone (gelegen auf der Stirn) aber nicht mit den orofacial Muskeln. Li u. a. sinnen Sie dass nach, weil FOXP2 an die orofiacial Muskelkontrolle in Menschen gebunden worden ist, kann seine Rolle in der Fledermaus echolocation sein, Koordination in diesen Muskeln zu vergrößern, und dass deshalb, wie man notwendigerweise erwarten würde, echolocating und non-echolocating Wale keinen verschiedenen FOXP2 Genotypen zeigte.

Entdeckung

Das menschliche Gen wurde durch molekulare Untersuchungen einer ungewöhnlichen als die KE Familie bekannten Familie identifiziert. Forscher in London haben entdeckt, dass ungefähr Hälfte der Familienmitglieder - fünfzehn Personen über drei Generationen - unter der strengen Rede und den Sprachdefiziten gelitten hat. Bemerkenswert war die Übertragung der Unordnung von einer Generation zum folgenden mit dem autosomal dominierenden Erbe d. h. der Veränderung nur eines einzelnen Gens auf autoeinigen (Nichtsexualchromosom) im Einklang stehend, auf eine dominierende Mode handelnd. Das ist eines der wenigen bekannten Beispiele des Mendelschen (monogenic) Erbes für eine Unordnungsbeeinflussen-Rede und Sprachsachkenntnisse, die normalerweise eine komplizierte Basis haben, die vielfache genetische Risikofaktoren einschließt.

Mitte der 1990er Jahre haben Wissenschaftler von Oxford begonnen, nach dem beschädigten Gen in der KE Familie zu suchen, ein weites Genom Ansehen von von den betroffenen und ungekünstelten Mitgliedern genommenen DNA-Proben durchführend. Dieses Ansehen hat autosomal dominierendes monogenic Erbe bestätigt und hat das Gen lokalisiert, das zu einer kleinen Abteilung des Chromosoms 7 verantwortlich ist. Der geometrische Ort wurde der offizielle Name "SPCH1" (für die Rede und Sprachunordnung 1) vom Nomenklatur-Komitee des Menschlichen Erbgutes gegeben. Kartografisch darzustellen, und sequencing des chromosomalen Gebiets wurde mithilfe von künstlichen Bakterienchromosom-Klonen durchgeführt. Um diese Zeit haben die Forscher eine Person erkannt, die zur KE Familie ohne Beziehung war, aber einen ähnlichen Typ der Rede und Sprachunordnung hatte. In diesem Fall hat das Kind, bekannt als CS, eine chromosomale Neuordnung getragen (eine Versetzung), in dem ein Teil des Chromosoms 7 ausgetauscht mit einem Teil des Chromosoms 5 geworden war. Die Seite der Brechung des Chromosoms 7 wurde innerhalb des SPCH1 Gebiets gelegen.

Die Mannschaft hat fortgesetzt, die genaue Position des Chromosoms 7 Brechung genau festzustellen, im Falle dass CS, und gefunden hat, dass es direkt in der Mitte eines Protein codierenden Gens liegt. Das Verwenden einer Kombination von bioinformatics und RNS analysiert sie haben das volle Codiergebiet des Gens entziffert, entdeckend, dass es ein neuartiges Mitglied des Forkhead-Kastens (FUCHS) Gruppe von Abschrift-Faktoren verschlüsselt hat. Als solcher wurde es mit dem offiziellen Namen von FOXP2 zugeteilt. Wenn die Forscher sequenced das FOXP2 Gen in der KE Familie sie haben eine Heterozygous-Punkt-Veränderung aufgedeckt, die von allen betroffenen Personen geteilt wurde, aber von ungekünstelten Mitgliedern und einer großen Tafel von Steuerungen von der allgemeinen Bevölkerung fehlend. Diese Veränderung gibt einen Aminosäure-Ersatz in einem springenden Punkt des DNA BINDENDEN Gebiets des FOXP2 Proteins nach, seine Funktion störend. Weiter die Abschirmung des Gens hat vielfache zusätzliche Fälle der FOXP2 Störung, einschließlich verschiedener Punkt-Veränderungen und chromosomaler Neuordnungen seitdem identifiziert, weitere Beweise zur Verfügung stellend, die zu einer Kopie dieses Gens beschädigen, ist genügend, um Rede und Sprachentwicklung zu entgleisen.

FoxP2 in Singvögeln

Im Zebra-Fink wird Ausdruck von FoxP2 mRNA in Strukturen beobachtet, die FoxP2 reichen Strukturen im menschlichen Gehirn einschließlich des grundlegenden ganglia, Kortex analog sind (verwiesen auf als pallium in Vögeln) und das Kleinhirn. Namentlich wird FoxP2 im Liedkontrollkern-Gebiet X ausgedrückt, der ein grundlegender ganglia ähnlicher dem Singen von Handlungsweisen gewidmeter Kern ist. Im Zebra-Fink zeigt FoxP2 mRNA, dass ein Entwicklungs-, der während des sensomotorischen Lernens ohne jede Änderung in anderem FoxP2 vergrößert ist, Strukturen bereichert hat. Wenn es die Idee verstärkt, dass diese Zunahme an das sensomotorische Lernen (im Vergleich mit dem Alter per se) gebunden wird, der Kanarienvogel - der wiedererfährt, zeigt Lied jedes Jahr - eine ähnliche Zunahme in FoxP2 während des Endes des Sommers und frühen Falls, ein Zeitabschnitt, der ihrem jährlichen sensomotorischen Lernen entspricht. Interessanterweise hat das Blockieren dieses upregulation, der lentiviral verwendet, vermittelt die Preissenkung im Zebra-Fink verschlechtert das Liedlernen und vergrößert Veränderlichkeit auf die Reifung.

Wechselwirkungen

Wie man

gezeigt hat, hat FOXP2 mit CTBP1 aufeinander gewirkt.

Siehe auch

• FUCHS-Proteine
• FOXP1
• dyspraxia
• Das Gebiet von Broca
• Evolution des Homo Sapiens
• Menschliche Entwicklungsgenetik
• Humangenomprojekt
• Schimpanse-Genom plant
• Ursprung der Sprache
• Das stimmliche Lernen

Außenverbindungen

• Forschung ins FOXP2 Gen an der Universität Oxfords
• Die FOXP2 Geschichte
• FOXP2 und die Ursprünge der Sprache wieder besuchend
• Aufsatz auf FOXP2 und der Evolution der Sprache