创新背景

了解大脑如何发育对于为各种发育障碍以及退行性神经系统疾病制定治疗和管理方案至关重要。从胚胎阶段开始，神经元（脑细胞）的分化促进了大脑发育。这些基本过程受线粒体（参与细胞能量代谢的亚细胞结构）的动力学调节。这些动力学包括线粒体裂变，线粒体分裂，以及线粒体融合，帮助线粒体伸长。

线粒体动力学主要由动力蛋白相关蛋白1（Drp1）介导。当然，影响Drp1功能的分子机制也必然会影响大脑发育。但到目前为止，人们对这种情况究竟是如何发生的知之甚少。

创新过程

研究人员发现了一种新的蛋白质，有助于调节Drp1，从而调节大脑功能。Drp1经历了一种称为“SUMOylation”的修饰，研究表明，该修饰在许多神经系统疾病（如阿尔茨海默氏症和帕金森氏症）中起着关键作用。研究人员发现的蛋白质靶向这种SUMO化过程，这使其成为SUMO化相关疾病潜在疗法的非常有吸引力的选择。

在Drp1蛋白被“翻译”或制成后，它们会经历一种称为小泛素样修饰剂（SUMO）的蛋白质的修饰。SUMO化Drp1被身体标记以进行降解。标记的Drp1s后来被“未标记”以控制这些蛋白质被降解的数量。这个过程称为去苏莫化。先前的研究表明，去SUMO化是由SUMO特异性蛋白酶5（Senp5）的变体催化的。这种变体称为Senp5L，它有助于打破Drp1和SUMO之间的纽带。

在他们的研究中，研究小组发现了Senp5的另一种变体，他们将其命名为Senp5S。然后，他们使用细胞系进行体外实验，并使用小鼠胚胎进行子宫实验，以研究Senp5S和SUMO化对线粒体动力学和神经元分化的影响。研究人员发现，与Senp5L不同，Senp5S没有“键断裂”（肽酶）活性。相反，它在反应部位与Senp5L竞争并阻止Drp1蛋白的去SUMO化，从而间接调节线粒体动力学。研究小组进一步发现，SUMO化或deSUMO化平衡影响线粒体形态以及另一种有助于细胞中蛋白质生产和组装的关键细胞结构，内质网的制表。

创新价值

这一研究为许多发育和神经系统疾病的病理学提供了新的视角，这可能有助于设计有效的治疗方法和疗法，如阿尔茨海默氏症和帕金森氏症。