原创《FOXP2基因相关综述》
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尚永璨
内容摘 要：语言的习得是有基因基础的,干扰正常语言习得的神经发育障碍方面的研究也揭示了语言机制的基因构成.本文梳理了被认为直接影响语言和言语障碍的基因——FOXP2的发现过程、其与语言处理神经认知基础的关系,以及FOXP2基因的演化.
关键词：FOXP2基因 语言和言语障碍
语言的习得是有基因基础的,干扰正常语言习得的神经发育障碍方面的研究也揭示了语言机制的基因构成.至今,被认为直接影响语言和言语障碍的基因就是位于7号染色体长臂区域的FOXP2基因（OMIM605317）.
1.FOXP2基因的发现.FOX转录因子因为自身的特性而被命名：叉头框（forkhead-box）或FOX DNA结合域.对这个基因家族的命名针对不同的物种使用不同的写法：对人类使用全大写字母——FOXA,对老鼠使用小写字母——Foxa,对其它物种使用大小写混合——FoxA.为了研究方便,亚科按照字母顺序命名,至今已有17个亚科被确认（FOXA—FOXQ）.叉头框转录因子管辖着真核基因的表达,并且参与一系列多样化进程,包括形态发生,细胞归化,以及肿瘤生成.
FOXP2的发现源于遗传科学家对英国一个被称作KE家族三代人的研究,人们以KE家族患者（affected KE family members,简称AKEFM）所表现出的语言缺陷和障碍为突破口,进行了人类基因与语言障碍为主要特征的语言习得相关性研究.Hurst等（1990）首先发现了KE家族近半数人患有语言紊乱的疾病或者各种严重的遗传性言语障碍.同时,Gopnik（1990）认为可能是由于身体中的一个常染色体显性基因发生了突变而导致,主要影响以数、性和时态等为特征的形态句法而不是发音.因此,这个基因时常被称作语法基因或者语言基因.Vargha-Khadem（1998）发现这种基因并不专司语法或语言,且AKEFM对物体的命名比较迟缓,并且缺乏准确性.Fisher等（1998）将KE家族基因突变的研究范围缩小并定位于约有70个基因的7号染色体长臂（7q31）区域,并把这个突变基因暂时命名为SPCH1.在基因测序期间,Hurst（1990）又找到了另一位也患有先天性言语障碍但不属于KE家族的病人——一个被称作“CS”的英国男孩.其与AKEFM的障碍都表征为言语（或发音）动作协调能力障碍,也就是在控制发音器官的运动和次序上存在困难,造成语言产出上的缺陷.Lai等（2001）发现,同一个基因在CS男孩和AKEFM身上都发生了突变.根据基因命名法,人们将这个由Lai等人分离出来的基因（SPCH1）称为FOXP2.
2.FOXP2与语言处理神经认知基础.对人类语言能力基因基础进行研究的终极目标是要解释清楚这些基因和突变是如何通过对神经发育和大脑功能的作用来影响社交能力的.我们需要整合来自分子和细胞生物学的试验方法、动物模型和大脑成像技术,从而进一步洞察这些语言障碍的发病机理,最终形成治疗干预.
FOXP2基因的表达不仅限于大脑,还见于其他器官,主要是来自前肠内胚层的器官,比如肺和食管.在人类的大脑中,FOXP2在一系列区域进行表达,包括感知觉和边缘核,大脑皮层和一些动力结构,尤其是纹状体和小脑部分.在这些解剖区域内,FOXP2的表达通常受限于特定的细分和神经元类型（例如深度皮层,纹状体中的中型多棘神经元以及小脑中的浦肯野细胞）.FOXP2突变会在胚胎发育期导致大脑缺陷,从而导致对说话非常重要的神经通路的损坏.FOXP2突变而导致语言障碍患者的一个重要共同点就是FOXP2的蛋白质都减少一半,所以Liegeois等（2003）认为这是导致神经组织异常而破坏语言习得的原因,并认为FOXP2在于学习、制定计划、言语运动序列执行有关的额纹状体和前额小脑的网络发育过程中起着重要作用.
3.FOXP2的演化.在人类的进化过程中,由于对语言的影响,FOXP2中两个氨基酸的替换得到了正向选择.Konopka等（2009）则还发现由于施加在人脑进化过程中的选择压力,对语言回路至关重要的基因网络也得到了正向选择.他们认为FOXP2中两个氨基酸的替换改变了FOXP2转录因子对这个基因表达网路系统的调控路径,人类FOXP2中两个氨基酸的正向选择是FOXP2有关语言进化的一种新的生物功能机制.Enard等（2009）也认为这两个氨基酸的替换改善了人脑的皮质-基底核回路,提高了口面运动和大脑网络之间的协调性,从而出发语言的进化,对人类的说话起着关键的作用.Liegeois等（2003）则发现FOXP2还参与调解镜像神经元（mirror neuron）的发展,并于语音工作记忆（phonological working memory）有关,这意味着FOXP2对布洛卡区的进化及其在语言中的作用具有重要意义.
这些研究使得FOXP2基因与人类细胞功能的相关性得到进一步显现,揭示了其对人类大脑发育、疾病和语言等有直接影响的特异通路.与此同时,研究也证实,FOXP2及其靶位在人类语言神经回路的发展和进化史中可能起着关键的作用,这将成为今后研究人类语言及其进化分子基础的一个新的开端.
参考文献
1.Hurst,J.A.M.Baraitser,E.Auger, F. Graham.&S.Norell.(1990).An extended family with a dominantly inherited speech disorder.Dev Med Child Neurol,32(4),52-355.
2.Gopnik,M.(1990).Feature-blind gr
ammar and dysphasia.Nature,344,715.
（作者单位：南京师范大学文学院）
相关研究论文参考资料：
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