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中研院大腦發育研究新突破 蛋白不穩定會導致智能障礙

2021-02-19 19:54經濟日報 記者謝柏宏/即時報導
科技部

中央研究院今(19)日公布新研究成果,該院生物化學研究所特聘研究員陳瑞華、和生物化學研究所跨領域研究發現,人體中的蛋白SOX11不穩定會導致大腦發育異常;研究團隊並找到可以穩定SOX11的機制,提出蛋白質穩定大腦發育密切相關的新觀點。研究成果已於本(2)月12日發表於國際期刊《科學進展》(Science Advances)。

中研院表示,智能障礙、癲癇和自閉症等患者通常需要特殊治療、教育和長期照顧,對家庭和社會經濟都是相當大的負擔。為了找出大腦發育異常的成因,過往學界研究多聚焦於基因轉錄層面,較少探討蛋白質修飾的重要性。

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大腦皮層掌管感覺、運動、情緒、認知等多項重要功能,其發育涉及複雜過程,包括神經生成、神經細胞移動、組織建構及神經網路形成,任一環節失調便可能造成神經性疾病。

研究團隊發現,遺傳性大腦發育異常、有智能障礙表型的病人曾出現去泛素 蛋白USP11變異。實驗發現,雖然小鼠缺少USP11時,SOX11仍可進行基因轉錄,但因其蛋白不穩定,還是會導致大腦發育異常。在行為學分析(例如:小鼠走迷宮)中,USP11缺失之成鼠確實有學習記憶和社交情緒等多重障礙。

研究團隊發現在大腦發育過程中,USP11可抑制SOX11蛋白的泛素化 ,進而穩定SOX11的表現。這項穩定機制不但參與了神經生成,也使生成之神經移動到正確位置,以建構正常的神經網路。

陳瑞華表示,「此研究對大腦發育異常所致疾病之診斷和治療提供了新的思考方向,未來也可望用來檢測胎兒的大腦發育狀況。」此外,研究團隊發現變異後的USP11不僅會喪失穩定SOX11的功能,也無法支持大腦正常發育,更凸顯USP11穩定SOX11的作用機制對人類大腦發育的重要性。

本論文第一作者為生化所博士生江尚殷,研究團隊包括生化所技師林淑妤、細生所郭泓志研究員,以及生物醫學科學研究所研究員黃怡萱。研究經費由中央研究院及科技部共同支持。

中研院生化所博士生江尚殷博士江尚殷(左起)、特聘研究員陳瑞華及副研院員周申如。中...
中研院生化所博士生江尚殷博士江尚殷(左起)、特聘研究員陳瑞華及副研院員周申如。中研院/提供

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