• 中央研究院生物化學研究所陳瑞華特聘研究員說明蛋白SOX11不穩定會導致大腦發育異常
  • 中央研究院生物化學研究所陳瑞華特聘研究員(中)、細胞個體生物學研究所周申如副研究員(右)與論文第一作者江尚殷博士生

中研院發現大腦異常關鍵因素 未來可透過基因檢測預知疾病

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發佈:周明慧來源:臺北上架時間:2021/02/19 11:30:29

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。中央研究院跨領域研究團隊找到大腦發育異常的成因,發現人體中的蛋白SOX11不穩定會導致大腦發育異常;研究團隊也找到可以穩定SOX11的機制,提出蛋白質穩定大腦發育密切相關的新觀點。本項研究成果已於2月12日發表於國際期刊《科學進展》(Science Advances)

 

為了找出大腦發育異常的成因,過往學界研究多聚焦在基因轉錄層面,比較少探討蛋白質修飾的重要性。中央研究院生物化學研究所陳瑞華特聘研究員和本院細胞個體生物學研究所周申如副研究員的跨領域研究發現,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變異問題,導致人體中的蛋白SOX11不穩定,進而導致大腦發育異常。

 

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。研究團隊透過小鼠實驗發現,缺少USP11的小鼠體內的SOX11仍可進行基因轉錄,但由於蛋白不穩定,還是會導致大腦發育異常。在進行小鼠迷宮分析行為學時發現,USP11缺失的小鼠確實在學習記憶和社交情緒具有多重障礙。

 

周申如副研究員說明,在大腦發育過程中, USP11可以抑制SOX11蛋白的泛素化 ,進而穩定SOX11的表現。SOX11是控制大腦神經細胞能夠長到正確數量和遷移到正確的位置,而去泛素酶USP11主要是控制SOX11的數量,假若USP11正常就能穩定SOX11,讓生成的神經移動到正確位置,建構大腦內正常的神經網路。

 

陳瑞華特聘研究員表示,目前這項研究結果對大腦發育異常所導致的疾病在診斷和治療提供了新的思考方向。由於USP11缺少是隱性遺傳基因,未來也可以透過孕前健康檢查進行檢測,或是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。

 

中研院表示,本論文第一作者為本院生化所博士生江尚殷。研究團隊包括本院生化所林淑妤研究副技師,本院細生所郭紘志研究員,以及本院生物醫學科學研究所黃怡萱研究員。研究經費由中央研究院及科技部共同支持。

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