wurden die Promotorregionen der menschlichen SRPX2- und uPAR-Gene auf die Anwesenheit von FOX-, FOXP- und FOXP2-Bindungsstellen gescreent. Diese Suche wurde innerhalb der 1,5 kb DNA-Sequenz einschließlich der 5 ' canonischer Transkriptionsstartstelle (TSS) durchgeführt. Mit Hilfe der der 5'-RACE (Rapid Amplification von cDNA-Enden) und der Polymerase-Kettenreaktion (PCR) wurde bestätigt, dass die SRPX2- und die uPAR-Gehirn-Transkripte keine 5 'TSS Bindungsstellen besitzen. Es wurden aber mehrere Konsensus-Sequenzen von verschiedenen Typen (FOX, FOXP, FOXP2) in den Promotorregionen beider Gene gefunden. Sieben Stellen (SRP1-SRP7 von 3' bis 5' des (+) Strang) wurden für das SRPX2 identifiziert: das SRP1, das SRP2, das SRP5 und das SRP7 vom Typ FOX und das SRP3, das SRP4 und das SRP6 vom Typ FOXP2. Dabei wurden sechs Stellen (UP1-UP6) für die uPAR nachgewiesen: UP1-UP3 für das FOX und UP4-UP6 für das FOXP. Einige dieser Bindungsstellen (das SRP1, das UP2, das UP5 und das UP6) bestanden aus mehr als einer Konsensus-Sequenz, was auf eine mögliche SRPX2- und uPAR-Regulierung durch mehrere Transkriptionsfaktoren der FOX Familie hindeutet. Eine vergleichende Suche solcher SRP1-7- und UP1-6-Bindungsstellen in den Srpx2- und den uPAR- Promotor-Sequenzen von Schimpansen und Maus zeigte starke Unterschiede zu Menschen. So fehlten bei Maus die UP1-UP6-Forkhead-Bindungsstellen in der uPAR-Promotorregion. In den FOXP2-transfizierten Zellen wurde signifikante Abnahme vom SRPX2 (43,6%) und vom uPAR (38,6%) beobachtet. Ergebnisse des Luziferase-Reporter-Assays zeigten, dass die FOXP2-Expression eine deutliche Hemmung der SRPX2- (80,2%) und der uPAR- (77,5%) Promotoraktivität hervorruft. Ein p.R553H mutiertes FOXP2 führt zur verminderten SRPX2- und uPAR-Promotoraktivität. Bei einem Patienten mit Polymikrogyrie des linken Rolandischen Operculums wurde eine FOXP2-Mutation (p.M406T) in der Leucin-Zipper-Dimerisierungsdomäne gefunden. Diese Mutation verhinderte die FOXP2-Regulierung des SRPX2, jedoch blieb die uPAR- Promotoraktivität davon unbeeinträchtigt. Diese Ergebnisse erinnern an Wechselwirkungen, die zwischen dem FOXP2 und dem CNTNAP2 festgestellt wurden (Vernes et al. , 2008) und laut denen das Neurexin kodierendes CNTNAP2-Gen direkt durch das FOXP2 gesteuert wird.
2.2.2 FOXP2-CTNAP2-Wechselwirkung und ihre Bedeutung für die genetisch bedingten Erkrankungen des ZNS und für die Lungenentwicklung
In ihrem Review „FOXP2 as a molecular window into speech and language“ Fisher & Scharff, 2009, fassten die Autorinnen mehrere Untersuchungen zusammen. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die FOXP2-Expression mit der Expression anderer Mitglieder der FoxP-Subfamilie überlappt und mit dem regulatorischen Gen CtBP1 zusammenwirkt. Es reguliert das in den Neuronen exprimiertes und evtl. mit dem Autismus-Spektrum assoziiertes CNTNAP2-Gen (7q35), ein Mitglied der an der Zelladhäsion und Bildung von Kaliumkanälen beteiligten Neurexin-Familie. Seine Mutationen werden auch mit Sprachstörungen assoziiert. In der Arbeit wurden u. a. auch die FoxP2-Interaktion mit dem CtBP1-Co-repressor und dem Homeodomain-Transcriptionsfactor Nkx2.1 in der Lunge (Li, S. et al., 2004) , (Zhou et al., 2008) erwähnt. Weiterhin wurde die Bedeutung von FOXP2-Interaktionen im ZNS (Vernes et al., 2007) und bei der Gehirnentwicklung des Menschen (Spiteri et al. 2007) hervorgehoben. Bei diesem Prozess diente das FoxP2 als ein Repressor.
In einer neuen Studie „Contactin-associated protein-like 2 expression in SH-SY5Y cells is upregulated by a FOXP2 mutant with a shortened poly-glutamine tract“, 2015 zeigten Zhao et al., dass eine Polyglutamin (poly-Q) reduzierte FOXP2-Mutation zur Expressions-Zunahme des Contactin-assoziierten CNTNAP2-Proteins und des CASPR2 (eines Säugerproteins, das dem Neurexin IV in Drosophila homolog ist) führte. Da die Mutation in Form der Polyglutamin (poly-Q)-Verkürzung auch bei SSD (speech sound disorder)-Patienten festgestellt wurde, ist das CNTNAP2 möglicherweise an der Entstehung der SSD beteiligt.
Die oben beschriebene FOXP2 Mutation verursachte u.a. die DVD mit expressiven und rezeptiven Sprachdefiziten. FOXP2-Mutationen wurden auch bei Landau-Kleffner-Syndrom beobachtet. Sie üben auch einen Einfluss auf kontinuierliche Spike-Wellen während des Schlafes (CSW) aus. (Rudolf et al., 2009)
CNTNAP2-Mutationen stehen nicht nur mit spezifischen Sprachentwicklungsstörungen (Vernes et al., 2008), sondern auch mit dem Autismus (Alarcón et al., 2008), (Arking et al., 2008), (Bakkaloglu et al., 2008), mit der Epilepsie und mit der Schizophrenie (Friedman et al., 2008) in Verbindung.
Auch in der eng untereinander verwandten Amish-Gemeinde wurde eine homozygote CNTNAP2-Mutation mit Sprach-, Verhaltensstörungen und mit geistiger Behinderung beobachtet. (Strauss et al., 2006) Ein änliches Krankheitsbild ergab sich bei Störungen der FOXP2-CNTNAP2- und FOXP2-SRPX / uPAR-Interaktionen.
Offensichtlich verursachen sowohl die FOXP2-CNTNAP2- als auch die FOXP2-SRPX2 / uPAR -Regulationswegs-Störungen diagnostisch verschiedene, aber klinisch ähnliche Merkmale. Es könnte darauf zurückgeführt werden, dass molekulare Netzwerke, deren Störung die Epilepsie, das Autismus, die DVD sowie spezifische Sprachdefizite verursachen, sich teilweise überlappen. Damit könnte man eine Verbindung zwischen den Idiopathischen Fokalen Epilepsien und den kognitiven Behinderungen erklären. Das FOXP2 reguliert die Expression der beiden Komponenten des SRPX2 / uPAR-Komplexes. Dieser Komplex ist in die Entstehung epileptischer Anfälle des Roland-Bereichs involviert. FOXP2-Mutationen stören wahrscheinlich auch die Regulation vieler weiterer Wege, die wiederum eine modulatorische Wirkungen auf die Anfälligkeit für die epileptischen Anfälle ausüben.
Eine weitere Untersuchung auf diesem Gebiet zeigte, dass das FoxP2 die Entwicklung neuronaler Schaltkreise durch die Regulierung der Synaptogenese in der Hirnrinde mit Hilfe des Sushi-Domain-Proteins SRPX2 moduliert. (Sia et al., 2013). Die Autoren identifizierten das SRPX2 als ein sekretiertes Protein, das Synapsendichte in dissoziierten Hippokampus-Neuronen moduliert. Dieses Synaptogenese-fördernde Protein interagiert mit dem FoxP2-Transkriptionsfaktor. Die SRPX2-Abnahme beeinträchtigt die Entwicklung der Ultraschall-Lautäußerungen bei Mäusen und spielt auch eine Rolle bei Sprachstörungen. Das SRPX2 ist somit ein synaptogener Faktor, der eine Rolle in der Pathogenese von Sprachstörungen spielt, denn die Synapsen-Bildung ist ein wesentlicher Prozess bei der Gehirnentwicklung und wird durch aus der Membran sezernierte Proteine koordiniert. (Scheiffele et al.. 2000 ), (Biederer.et al., 2002), (Graf et al., 2004), (Ko et al., 2006), (de Wit et al., 2009)
Die richtige Entwicklung neuronaler Schaltkreise ist eine Voraussetzung der störungsfreien Gehirnfunktionen und Mutationen in synaptogenen Genen werden mit vielen kognitiven Erkrankungen, einschließlich dem Autismus, der Schizophrenie und geistiger Behinderung, in Verbindung gebracht. (Szatmari et al., 2007), (Walsh et al., 2008), (Laumonnier et al., 2004)
2.2.3 Sushi-Domain-Proteine als Komplement-Kontrollproteine und ihr Einfluss auf die Synapsendichte
Sushi-Domain-Proteine werden auch Komplement-Kontrollproteine (CCP) genannt, denn sie regulieren sowohl das Immunsystem in Vertebraten (Kirkitadze et al., 2001) als auch die neuronale Entwicklung in C. elegans (Gendrel et al., 2009) und in Drosophila (Hoshino et al., 1993, 1996). Zur Bestimmung der SRPX2-Rolle bei der Synapsenbildung in einer Region des motorischen und des somatosensorischen Kortex der Maus, die dem Sprachgebiet der menschlichen Hirnrinde analog ist, führte man Extrapolierungens-Untersuchung sowohl in den Zellkulturen der V./ VI. Kortikalen Schicht als auch in vivo in utero durch. Durch die Antikörper-Färbung wurde festgestellt, dass die neuronale SRPX2-Überexpression zu einem Anstieg des vesikulären Glutamat-Transporters 1 (VGLUT1)-Niveaus führt. Gleichzeitig sind die beiden auch colokalisiert. Das Niveau der inhibitorischen synaptischen Marker für den vesikulären GABA-Transporter VGAT und für das Gephyrin bleib jedoch unverändert. Die dendritische Morphologie blieb von der SRPX2-Überexpression auch unbeeinflusst. Dementsprechend führte die Überexpression des SRPX2-Gens sowohl bei Menschen als auch bei Ratten zur erhöhten Synapsen-Dichte erregender Synapsen in der Wirbelsäule ohne Auswirkungen auf die Entstehung hemmender Synapsen. Dabei zeigten juvenile Ratten höhere SPRX2-Expression als Erwachsene, was auf die entwicklungsbedingte Synapsenbildung zurückzuführen ist. Mit Hilfe der Coimmunoprecipitation und des
