Развитие лица благодаря росту 4-х пар лицевых зачатков, мандибулярного, максиллярного, фронтоназального и латерального назального отростков. Локальное слияние боковых носовых отростков с верхнечелюстными и с углом фронтоназальных отростков дает первичное нёбо, разделяющее вход в носовую и ротову полость. У млекопитающих это разделение заканчивается развитием вторичного нёба, которое формируется благодаря росту вниз нёбных створок на ротовой стороне верхней челюсти, их подъёма выше языка и слияния по срединной линии, а затем спереди с первичным нёбом (rev. Gritli-Linde, 2007). Дефекты любой из ступеней развития лица могут вызывать расщепление губ, нёба, которые являются распространенными врожденными дефектами у людей, ~ 1 на 500 и 1 на 1,000 родов. Орофациальные расщепления встречаются и как часть синдромов и как изолированные врожденные дефекты и, как полагают, вызываются комбинацией генетических и средовых факторов (rev. -Jugessur and Murray, 2005; Gritli-Linde, 2008).

Несмотря на недавний прогресс в идентификации генов, играющих важную роль в развитии нёба, молекулярная сеть, контролирующая морфогенез лица и палатогенез, остается слабо изученной. Исследования по инактивации генов у мышей и попытки обнаружения генетических факторов, вызывающих орофациальные расщепления у людей, показали, что множественные молекулярные пути взаимодействуют во время образования нёба (rev. Gritli-Linde, 2008). Гены, важные для палатогенеза, включают гены, кодирующие адгезивные молекулы, такие как PVRLl, гены, ассоциированные с fibroblast growth factor (FGF), bone morphogenetic protein (BMP), transforming growth factor beta (TGFβ) и hedgehog (HH) сигнальные пути, а также длинный список транскрипционных факторов, включая и TBX22.

ТВХ22 является членом семейства T-box транскрипционных факторов, которые характеризуются консервативным в 180-аминокислот ДНК-связывающим доменом, впервые идентифицированным в генном продукте Brachyury (T) мыши. Мутации в TBX22 были идентифицированы в качестве причины полу-доминантного X-сцепленного черепно-лицевого синдрома, X-linked cleft palate, and ankyloglossia (CPX; OMIM 303400). Мутации включают нарушения сдвига рамки считывания, сплайс-сайтов, nonsense и missense мутации, которые, как полагают, возникают в результате потери функции белка (Braybrook et al., 2001, 2002; Marcano et al., 2004; Chaabouni et al., 2005; Supha-peetiporn et al., 2007). Пенетрантность фенотипа у пациентов с мутациями TBX22 очень изменчива, варьирует от только ankyloglossia до подслизистого расщепления нёба, bifid uvula или расщепления мягкого и твёрдого нёба с или без косноязычия (Marcano et al., 2004). Мутации в TBX22 обнаруживаются как при спорадических расщеплениях нёба, так и при большинстве единичных случаев расщепления нёба, составляющих, как известно, 4-8% от всех случаев (Braybrook et al., 2001, 2002; Marcano et al., 2004; Chaabouni et al., 2005; Andreou et al., 2007; Suphapeetiporn et al., 2007). Кроме того изменчивость в промоторе TBX22 недавно была идентифицирована как фактор рска расщепления нёба (Pauws et al., 2009b).

Эксперименты на клеточной культуре показали, что TBX22 действует как транскрипционный репрессор и может ауторегулировать свою собственную экспрессию посредством дистальной части промотора (Andreou et al., 2007). Репрессорные домены были найдены как в N-терминальной области, так и в T-box домене, тогда как С-терминальная область может слабо трансактивировать транскрипцию. В том же исследовании было показано, что TBX22 является мишенью для small ubiquitin-like modifier SUMO-1 и что эта модификация необходима для репрессии транскрипции. Функциональный анализ миссенс мутаций человека, вызывающих CPX, показал, что большинство из них тяжело нарушает связывание с ДНК или нарушает sumoylation, что ведет к потере функции белком (Andreou et al., 2007).

Гомологи TBX22 идентифицированы у мышей, кур и рыбок данио. В согласии с наблюдаемыми дефектами у CPX пациентов, анализ экспрессии у всех трех видов и у эмбрионов человека выявляет экспрессию в фронтоназальной области и первой бранхиальной дуге и затем в развивающемся нёбе и основании языка (Braybrook et al., 2002; Bush et al., 2002; Haenig et al., 2002; Herr et al., 2003; Welsh et al., 2007; Jezewski et al., 2009). Эксперименты по генному таргетингу у мышей подтвердили консервативность функции мышиного Tbx22 в палатогенезе (Pauws et al., 2009a). Нарушения Tbx22 ведут к подслизистым расщеплениям нёба, с открытыми расщеплениями у очень небольшого числа мутантов. Дополнительными фенотипическими отклонениями являются ankyloglossia, сохранение ороназальных мембран или coanal atresia. Дальнейший анализ подтвердил, что дефекты в образовании внутримембранозных костей в задней части твердого нёба могут вызывать подслизистые расщепления нёба. Итак, дефекты у мышей с нарушенным геном Tbx22 и у людей с мутациями TBX22 чётко показывают ключевое значение TBX22 для палатогенеза. Вышестоящая регуляция экспрессии Tbx22 и её интеграция в молекулярную сеть, регуляции лицевого и нёбного развития, всё ещё изучена недостаточно. Higashihori et al. (2010) недавно продемонстрировали, что экспрессия TBX22 в фронтоназальной массе цыплят позитивно регулируется передачей сигналов FGF и ингибируется с помощью передачи сигналов BMP. Они также показали, что неправильная экспрессия человеческого TBX22 снижает пролиферацию в фронтоназальной мезенхиме, редуцируя экспрессию MSX2 и DLX5, и фенотип расщепления клюва. Активны ли те же самые регуляторные механизмы и в время развития вторичного нёба и законсервирована лди эта регуляци у др. видов, остается неизвестным.

Здесь мы проанализировали регуляцию экспрессии Tbx22 в развивающемся лице и нёбе у эмбрионов кур и мышей. Было установлено, что у обоих видов экспрессия Tbx22 зависит от передачи сигналов FGF на ранних стадиях развития лица, но становится независимой в нёбных половинках на более поздних стадиях развития. Кроме того, было продемонстрировано, что передача сигналов BMP негативно регулирует экспрессию Tbx22 , но что эта репрессия не опосредуется через транскрипционный фактор MSX1, который является важной нижестоящей мишенью для передачи сигналов BMP во время лицевого и нёбного развития.