Williams Syndrome: musical geniuses

Williams syndrome affects 1 in 20,000 new-borns, and it is considered a rare disease. It is said that people affected have a gift for music. You can learn about this syndrome and know their music relation in the following article.

WHAT IS WILLIAMS SYNDROME?

This syndrome is called with several names: Beuren syndrome, Williams-Beuren syndrome, Elfic traits syndrome, supravalvular aortic stenosis and hypercalcemia syndrome… These names are related with their discoverers or their clinical features.

It is included in microdeletion and microduplication syndromes. A microdeletion is the loss of a small piece of a chromosome. This piece can be smallest and it can hinder its microscopic observation. Microdeletions are related with microduplications because the lost piece which causes a microdeletion is joining another chromosome. So, it causes a microduplication.

There chromosomic rearrangements are due to LCRs (Low Copy Repeats), it means big similar blocks, which are formed by duplication of pseudogenes (genes without defined function) or repetitive DNA inside the specific chromosomic region.

Microdeletions usually measure 1 to 3Mb of length, and involve several contiguous genes. The size and location of microdeletion that cause a syndrome can change, but specific critic region is always involved.

The gain of material produces a slight phenotype, then there are people affected by microduplication, but they do not have some characteristic features like in the microdeletion.

CLINICAL FEATURES

The phenotype is slight. They have a mild or moderate intellectual disability, and their intellectual quotient (IQ) is 50-65.

They have similar facial features. These features include a low nasal bridge (Figure 1), small upturned nose, long philtrum (upper lip length) and wide mouse.

Figure 1. Comparison between standar nasal bridge and low nasal bridge (Source: Keck Medicine of USC)

They also have an elastin deficit, which produces anomalies in connective tissue. The majority part of medical problems are due to supravalvular and pulmonary aortic stenosis, narrowing blood vessels.

They suffer hyperacusis (sensitive hearing). However, they are great musicians and have facility for learning musical language. The delay in the language’s development can later convert into loquacity and a strong capacity to learn by listening.

GENETIC BASE

Williams syndrome’s microdeletion is produced in chromosome 7q11.23 and is flanked by LCRs with sequence identity higher than 97%. Sequence identity makes the blocks susceptible to non-allelic homologous recombination (NAHR), producing translocations, inversions and deletions or/and duplications (Figure 2).

Figure 2. Non-allelic homologous recombination where a deletions and duplications between chromosomes are originated. Red boxes and arrows indicate location and orientation of LCRs (Source: G. Kirov, 2015)

Although Williams syndrome is considered an autosomal dominant disorder, in most cases microdeletion is not inherited, but it is de novo.

More than 90% cases there is a deletion of 1.55Mb of DNA. This deleted part includes 26 genes. 5% corresponds to a deletion of more bases, producing a deleted fragment of 1.8Mb and 28 genes. It is atypical to find other deletions, however there are cases. All cases include ELN gene (elastin gene), which forms part of Williams syndrome critic region (Figure 3).

Figure 3. Williams syndrome critic region (WSCR). In red are marked all posible deleted fragments, which can origin the syndrome (Source: B. R. Pober, 2008)

Deletion of an elastin gene allele is identified as Williams syndrome’s cause. There is a clear genotype-phenotype correlation, where elastin gene is responsible for connective and vascular tissues defects. Actually it is studying other genes, but there are not enough studies which strengthens a correlation between observed phenotype and these genes.

SOME STORIES

People affected by Williams syndrome have an entirely normal life. Cardiovascular conditions can cause worse clinical signs, but with medications, if it is necessary, they are not a disadvantage.

Still more has to be improved, but the integration into society of people with a lower intellectual deficit to the median is quite good.

Figure 4 shows the draw and explanation of elephant by a 18-year-old girl affected by Williams syndrome, with 49 IQ.

Figure 4. Contrast between visual-spacial and language abilities of a 18-year-old girl with Williams syndrome and 49 IQ. (A) Draw of an elephant (B) Explanation of an elephant (Source: Wang, 1994)

They have very specific weaknesses in visual motor integration, which are those that cause intellectual disability, but with a certain preservation of language and other activities (sociability or empathy).

In spite of these weaknesses, they are considered great musicians. Following there are two examples of those affected by Williams syndrome with talent for music.

Gloria is not able to tie her sneakers, but she has learned to sing songs in 30 different languages (Video 1).

Video 1. Gloria Lenhoff, soprano soloist of a choir (Source: YouTube)

Jim works at Disney World playing the piano. Despite his low IQ, he has taken a lot of agility by playing the piano and only hears a melody once he is able to play it (Video 2).

Video 2. Jim playing the piano. In minute 1:40 he makes a turn and starts playing faster without obstacles (Source: YouTube)

REFERENCES

• Williams Syndrome Association
• Genetics Home Reference
• Atlas of Genetics and Cytogenetics in Oncology and Haematology
• Keck Medicine of USC 
• Pober, B. R. (2010). Williams-Beuren Syndrome. The New England Journal of Medicine, 362:239-52.
• Schubert, C. (2009). The genomic basis of the Williams-Beuren syndrome . Cell. Mol. Life Sci., 1178-1197
• Wang, U. B. (1994). Evidence from two genetic syndromes for a dissociation between verbal and visual-spatial short-term memory. J Clin Exp Neuropsychol, 317-322
• Morris, C. A. (1999-2013). Williams Syndrome. A A. M. Pagon RA, GeneReviews. Seattle
• Main picture: Síndrome de Williams

Síndrome de Williams: genios de la música

El síndrome de Williams afecta a 1 de cada 20.000 recién nacidos y es considerado una enfermedad minoritaria, las nombradas enfermedades raras. Se dice que los afectados de este síndrome tienen un don para la música. Para conocer más sobre este síndrome y su relación con la música no os perdáis el siguiente artículo.

¿QUÉ ES EL SÍNDROME DE WILLIAMS?

El síndrome de Williams es conocido por diversos nombres: síndrome de Beuren, síndrome de Williams-Beuren, síndrome de rasgos élficos, síndrome de estenosis aórtica supravalvular e hipercalcemia… Estos nombres hacen referencia a sus descubridores o a su clínica.

Forma parte de los síndromes de microdeleción y microduplicación. Una microdeleción es la pérdida de un pequeño fragmento de un cromosoma. Este fragmento puede ser tan pequeño que difícilmente se observe a través del microscopio.

Las microdeleciones van ligadas a las microduplicaciones, ya que el fragmento que se pierde produciendo una microdeleción en un cromosoma se une a otro, haciendo que en éste se produzca una microduplicación.

Estos reordenamientos cromosómicos se dan debido a LCRs (Low Copy Repeats), es decir, grandes bloques similares, de duplicación de pseudogenes (genes sin función definida) o ADN repetitivo que se encuentran dentro de un región cromosómica específica.

Las microdeleciones acostumbran a tener de 1 a 3Mb de longitud e implican varios genes contiguos. El tamaño y la localización de la microdeleción que causa un síndrome puede variar, pero la región crítica específica que causa la síndrome siempre está involucrada.

La ganancia de material da un fenotipo más leve, por lo tanto, hay gente afectada de esta microduplicación, pero no tienen unos rasgos tan características como en la deleción.

CARACTERÍSTICAS CLÍNICAS

El fenotipo de las personas afectadas es leve, no tiene muchas complicaciones. Tienen una discapacidad intelectual muy leve o moderada, con un coeficiente intelectual de 50-65.

Los afectados por el síndrome de Williams tienen una cara característica, con rasgos élficos. Siempre se muestran risueños, como señal de felicidad y son muy amigables. Tienen el puente nasal bajo (Figura 1), haciendo que la nariz sea plana y pequeña levantada para arriba. Y entre la nariz y el labio superior tienen mucha distancia. Los labios son prominentes con una boca grande y abierta.

Figura 1. Comparación de puente nasal estándar y puente nasal bajo (Fuente: Keck Medicine of USC)

También se caracterizan por tener un déficit de elastina, que provoca anomalías del tejido conectivo. Pero la mayor parte de los problemas médicos son provocados por estenosis aórtica supravalvular y pulmonar, haciendo que los vasos sanguíneos sean más estrechos.

Aun y tener problemas de aprendizaje debido a su bajo coeficiente intelectual y sufrir hiperacúsia, es decir, ser sensibles a ruidos altos, son unos grandes músicos y tienen mucha facilidad para aprender el lenguaje musical. El retraso en el desarrollo del lenguaje se puede convertir, posteriormente, en locuacidad y en una fuerte capacidad para aprender escuchando.

BASE GENÉTICA

La microdeleción del síndrome de Williams se produce en el cromosoma 7q11.23 y es flanqueado por LCRs con una identidad de secuencia superior al 97%. La identidad de secuencia hace que los bloques sean susceptibles a la recombinación homóloga no alélica (NAHR), dirigiendo translocaciones, inversiones y deleciones y/o duplicaciones (Figura 2).

Figura 2. Recombinación homóloga no alélica donde se origina una deleción y una duplicación entre cromosomas. Las cajas rojas y las flechas indican la localización y orientación de los LCRs (Fuente: G. Kirov, 2015)

Aunque el síndrome de Williams es considerado un trastorno autosómico dominante, en la mayoría de los casos no se hereda la microdeleción, sino que es de novo.

En más del 90% de los casos se produce una deleción de 1,55Mb de ADN. Esta parte delecionada incluye 26 genes. Un 5% corresponde a una deleción de unas bases más, dando un fragmento delecionado de 1,8Mb y 28 genes. Es muy atípico encontrar otras deleciones, aunque existen casos. Sea cual sea el fragmento delecionado siempre se incluye el gen ELN (gen de la elastina), que forma parte de la región crítica del síndrome de Williams (Figura 3).

Figura 3. Región crítica del síndrome de Williams (WBSCR), donde se muestran en rojo todos los posibles fragmentos delecionados que dan lugar al síndrome (Fuente: B. R. Pober, 2008)

La deleción de un alelo del gen de elastina se identifica como la causa del síndrome de Williams. Hay una clara correlación genotipo-fenotipo, donde el gen de elastina es el responsable de las anomalías del tejido conectivo y vascular. Actualmente se están estudiando otros genes, pero aún no hay suficientes estudios que refuercen una correlación entre el fenotipo observado y estos genes.

ALGUNAS HISTORIAS

Las personas afectadas de síndrome de Williams llevan una vida completamente normal. Las afectaciones cardiovasculares son las que pueden causar peor clínica, pero con medicación, si es necesaria, no les supone ningún inconveniente.

Aún se tiene que mejorar más, pero la integración en la sociedad de personas con un déficit intelectual más bajo a la mediana es bastante bueno.

En la figura 4 se muestra el dibujo y la explicación de un elefante según una chica de 18 años afectada por síndrome de Williams, con un coeficiente intelectual de 49.

Figura 4. Contraste entre las habilidades visual-espaciales y de lenguaje de una chica de 18 años con síndrome de Williams y un coeficiente intelectual de 49. (A) Dibujo de un elefante (B) Descripción de un elefante (Fuente: Wang, 1994)

Tienen unas debilidades muy específicas en la integración visual motora, que son las que causan discapacidad intelectual, pero con una cierta preservación del lenguaje y otras actividades (sociabilidad o empatía).

A pesar de estas debilidades, son considerados unos grandes músicos. A continuación os presento dos ejemplos de afectados por el síndrome de Williams con talento para la música.

La Gloria no es capaz de atarse los zapatos, pero por oída ha aprendido a cantar canciones en 30 lenguas diferentes (Vídeo 1).

Vídeo 1. Gloria Lenhoff, solista soprano de un coro (Fuente: YouTube)

Jim trabaja en Disney World tocando el piano. A pesar de su bajo coeficiente intelectual, ha cogido mucha agilidad tocando el piano y sólo escuchando una melodía una vez es capaz de reproducirla (Vídeo 2).

Vídeo 2. Jim tocando el piano. En el minuto 1:40 hace un giro drástico y empieza a tocar más rápido sin obstáculos (Fuente: YouTube)

REFERENCIAS

• Williams Syndrome Association
• Genetics Home Reference
• Atlas of Genetics and Cytogenetics in Oncology and Haematology
• Keck Medicine of USC 
• Pober, B. R. (2010). Williams-Beuren Syndrome. The New England Journal of Medicine, 362:239-52.
• Schubert, C. (2009). The genomic basis of the Williams-Beuren syndrome . Cell. Mol. Life Sci., 1178-1197
• Wang, U. B. (1994). Evidence from two genetic syndromes for a dissociation between verbal and visual-spatial short-term memory. J Clin Exp Neuropsychol, 317-322
• Morris, C. A. (1999-2013). Williams Syndrome. A A. M. Pagon RA, GeneReviews. Seattle
• Foto portada: Síndrome de Williams

Síndrome de Williams: genis de la música

La síndrome de Williams afecta a 1 de cada 20.000 nounats i és considerada una malaltia minoritària, les anomenades malalties rares. Es diu que els afectats d’aquesta síndrome tenen un do per la música. Per conèixer més sobre aquesta síndrome i la relació amb la música no us perdeu el següent article.

QUÈ ÉS LA SÍNDROME DE WILLIAMS?

La síndrome de Williams és coneguda per diversos noms: síndrome de Beuren, síndrome de Williams-Beuren, síndrome de fàcies èlfiques, síndrome d’estenosi aòrtica supravalvular i hipercalcèmia… Aquests noms fan referència als seus descobridors o a la seva clínica.

Forma part de les síndromes de microdeleció i microduplicació. Una microdeleció és la pèrdua d’un petit fragment d’un cromosoma. Aquest fragment pot ser tant petit que difícilment s’observa a través d’un microscopi.

Les microdelecions van lligades a les microduplicacions, ja que el fragment que es perd produint una microdeleció en un cromosoma s’uneix a un altre, fent que en aquest es produeixi una microduplicació.

Aquests reordenaments cromosòmics es donen degut a LCRs (Low Copy Repeats), és a dir, grans blocs similars, de duplicació de pseudogens (gens sense funció definida) o ADN repetitiu que es troben dins d’una regió cromosòmica específica.

Les microdelecions acostumen a tenir entre d’1 a 3Mb de llargada i impliquen diversos gens contigus. La mida i la localització de la microdeleció que causa una síndrome pot variar, però la regió crítica específica que causa la síndrome sempre està involucrada.

El guany de material dóna un fenotip més lleu, per tant, hi ha gent afectada d’aquesta microduplicació, però no tenen unes fàcies tan característiques com en la deleció.

CARACTERÍSTIQUES CLÍNIQUES

El fenotip de les persones afectades és lleu, no té massa complicacions. Tenen una discapacitat intel·lectual molt lleu o moderada, amb un coeficient intel·lectual de 50-65.

Els afectats per la síndrome de Williams tenen una cara característica, amb fàcies èlfiques. Sempre es mostren riallers, com a senyal de felicitat i són molt amigables. Tenen el pont nassal baix (Figura 1), fent que el nas sigui pla i petit aixecat cap amunt. I entre el nas i el llavi superior tenen molta distància. Els llavis són prominents amb una boca gran i oberta.

Figura 1. Comparació de pont nassal estàndard i pont nassal baix (Font: Keck Medicine of USC)

També es caracteritzen per tenir dèficit d’elastina, que provoca anomalies del teixit connectiu. Però la major part dels problemes mèdics són provocats per estenosi aòrtica supravalvular i pulmonar, fent que els vasos sanguinis siguin més estrets.

Tot i tenir problemes d’aprenentatge degut al seu baix coeficient intel·lectual i patir hiperacúsia, és a dir, ser sensibles a sorolls alts, són uns grans músics i tenen molta facilitat per aprendre el llenguatge musical. El retard del desenvolupament del llenguatge es pot convertir, posteriorment, en loquacitat i en una forta capacitat per aprendre escoltant.

BASE GENÈTICA

La microdeleció de la síndrome de Williams es produeix en el cromosoma 7q11.23 i és flanquejada per LCRs amb una identitat de seqüència superior al 97%. La identitat de seqüència fa que els blocs siguin susceptibles a la recombinació homòloga no al·lèlica (NAHR), dirigint translocacions, inversions i delecions i/o duplicacions (Figura 2).

Figura 2. Recombinació homòloga no al·lèlica on s’origina una deleció i una duplicació entre cromosomes. Les caixes vermelles i les fletxes indiquen la localització i orientació de les LCRs (Font: G. Kirov, 2015)

Encara que la síndrome de Williams és considerada un trastorn autosòmic dominant, en la majoria dels casos no s’hereta la microdeleció, sinó que és de novo.

En més del 90% dels casos es produeix una deleció de 1,55Mb d’ADN. Aquesta part delecionada inclou 26 gens. Un 5% correspon a una deleció d’unes bases més, donant un fragment delecionat de 1,8Mb i 28 gens. És molt atípic trobar altres delecions, tot i que n’existeixen casos. Sigui quin sigui el fragment delecionat sempre s’inclou el gen ELN (gen de l’elastina), que forma part de la regió crítica de la síndrome de Williams (Figura 3).

Figura 3. Regió crítica de la síndrome de Williams (WBSCR), on es mostren en vermell tots els possibles fragments delecionats que donen lloc a la síndrome (Font: B. R. Pober, 2008)

La deleció d’un al·lel del gen d’elastina s’identifica com la causa del síndrome de Williams. Hi ha una clara correlació genotip-fenotip, on el gen de l’elastina és el responsable de les anomalies de teixit connectiu i vascular. Actualment s’estan estudiant altres gens, però encara no hi ha suficients estudis que reforcin una correlació entre el fenotip observat i aquests gens.

ALGUNES HISTÒRIES

Les persones afectades de síndrome de Williams porten una vida completament normal. Les afectacions cardiovasculars són les que poden causar pitjor clínica, però amb medicació, si és necessària, no els suposa cap inconvenient.

Tot i que encara s’ha de millorar més, la integració a la societat de persones amb un dèficit intel·lectual més baix a la mitjana és bastant bo.

En la figura 4 es mostra el dibuix i l’explicació d’un elefant segons una noia de 18 anys afectada per síndrome de Williams, amb coeficient intel·lectual de 49.

Figura 4. Contrast entre les habilitats visual-espacials i de llenguatge d’una nena de 18 anys amb síndrome de Williams i un coeficient intel·lectual de 49. (A) Dibuix d’un elefant (B) Descripció d’un elefant (Font: Wang, 1994)

Tenen unes debilitats molt específiques en la integració visual motora, que són les que causen discapacitat intel·lectual, però amb una certa preservació del llenguatge i altres activitats (sociabilitat o empatia).

Tot i aquestes debilitats són considerats uns grans músics. A continuació us presento dos exemples d’afectats per la síndrome de Williams amb talent per la música.

La Gloria no és capaç de cordar-se les sabates, però per oïda ha après a cantar cançons en 30 llengües diferents (Vídeo 1).

Vídeo 1. Gloria Lenhoff, solista soprano d’un cor (Font: YouTube)

En Jim treballa a Disney World tocant el piano. Tot i el seu baix coeficient intel·lectual, ha agafat molta agilitat per tocar el piano i només sentint una melodia una vegada és capaç de reproduir-la.

Vídeo 2. Jim tocant el piano. En el minut 1:40 fa un gir dràstic i comença a tocar més ràpid sense entrebancs (Font: YouTube)

REFERÈNCIES

• Williams Syndrome Association
• Genetics Home Reference
• Atlas of Genetics and Cytogenetics in Oncology and Haematology
• Keck Medicine of USC 
• Pober, B. R. (2010). Williams-Beuren Syndrome. The New England Journal of Medicine, 362:239-52.
• Schubert, C. (2009). The genomic basis of the Williams-Beuren syndrome . Cell. Mol. Life Sci., 1178-1197
• Wang, U. B. (1994). Evidence from two genetic syndromes for a dissociation between verbal and visual-spatial short-term memory. J Clin Exp Neuropsychol, 317-322
• Morris, C. A. (1999-2013). Williams Syndrome. A A. M. Pagon RA, GeneReviews. Seattle
• Foto portada: Síndrome de Williams