中研院大腦發育研究新突破 蛋白不穩定也會導致智能障礙

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。中研院大腦發育研究團隊近來有重大突破,研究發現人體中的蛋白 SOX11 不穩定會導致大腦發育異常,同時找到可以穩定 SOX11 的機制。

中研院生物化學研究所特聘研究員陳瑞華和細胞個體生物學研究所副研究員周申如,經跨領域研究,提出蛋白質穩定大腦發育密切相關的新觀點,成果已於 2 月 12 日發表於國際期刊《科學進展》(Science Advances)。

中研院說明,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 (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。

研究也發現,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,也使生成的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的診斷和治療,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。