酯酰輔酶A合成酶長鏈家族成員4（ACSL4）是脂代謝中一個重要的酶，它催化長鏈脂肪酸和輔酶A反應生成酯酰輔酶A。這個步驟使長鏈脂肪酸活化而進入脂類合成和能量代謝。因此，ACSL4對于許多代謝途徑和信號途徑都是必須的。這個基因的突變可導致智力發育遲滯(mental retardation)，但其發病機制還遠不清楚。
中科院遺傳與發育生物學研究所王朝暉研究組最先建立了該疾病的果蠅模型（Zhang et al., Hum Mol Genet, 2009）。在最新研究中，該所張永清研究組利用這個模型，進一步在果蠅的神經肌肉系統中分析了該基因的功能。他們發現，dAcsl突變體的運動神經元軸突中存在大量突觸囊泡蛋白的聚集，而線粒體和細胞粘連分子Fasciclin II在軸突中的分布卻沒有變化。結合免疫染色和電鏡，他們確定這些聚集物主要是晚期胞內體（late endosome）/溶酶體（lysosome）以及多囊泡結構（Multivesicular bodies）等。而這些結構被認為是反向軸突運輸的貨物，提示dAcsl突變體中反向軸突運輸可能受損。
利用活體成像的方法，研究人員進一步直接觀察到突變體中用GFP標記的囊泡的反向運輸速度、流量以及運動的連續性受損，而正向運輸的速度稍有加快。伴隨反向運輸缺陷，他們發現突變體軸突較長的運動神經元突觸萎縮并在發育過程中回縮，且這些突觸的電活動傳導也減弱。這些結果說明，dAcsl參與調控軸突的囊泡運輸和突觸發育。尤為重要的是，果蠅dAcsl突變體在神經系統的表型都可通過表達人類ACSL4所挽救，說明人類ACSL4和果蠅dAcsl的功能在進化上高度保守。
這些發現對ACSL4突變如何導致智力發育遲滯的分子機制提供了全新的見解，也為將來治療或緩解病人的腦功能障礙提供了理論基礎。該研究發表于2011年2月The Journal of Neuroscience雜志。張永清實驗室研究生劉志華為該論文第一作者。
該項目得到國家自然科學基金和科技部的資助。