叉头框蛋白 K1

叉头框蛋白（FOX） 结构域结合 DNA，由 2 个连接 α 螺旋侧翼的 β 片层的环组成，在 X 射线晶体学上产生蝴蝶状或翼状螺旋外观。FOXK1 是转录因子叉头/翼螺旋结构域家族的成员（Huang 和 Lee，2004 年总结）。

▼ 克隆与表达

霍克等人（2003）报道小鼠 Foxk1 在胚胎小鼠神经管、心脏和体细胞中早期、选择性和短暂地表达。在胚胎发生的后期和成年小鼠中，Foxk1 的表达仅限于骨骼肌祖细胞的亚群。

通过在人类 EST 数据库中搜索与小鼠 Foxk1 相似的序列，Katoh 和 Katoh（2004）确定了人类 FOXK1。推断的 733 个氨基酸的蛋白质与 719 个氨基酸的小鼠 Foxk1 具有 88.7% 的同一性，与人类 FOXK2 具有 48.7% 的同一性（ 147685 ）。除了 FOX 结构域外，小鼠和人类 FOXK1 还具有叉头相关（FHA） 结构域。

通过在 EST 和基因组数据库中搜索编码 FOX 结构域的序列，Huang 和 Lee（2004）鉴定了 FOXK1 的 2 个剪接变体，它们的翻译起始密码子不同。FOXK1a 编码推导的 733 个氨基酸的蛋白质，计算的分子量为 75.5 kD，FOXK1b 编码推导的 570 个氨基酸的蛋白质，计算的分子量为 59.7 kD。FOXK1a 有一个 N 末端聚丙氨酸区域和一个 FHA 结构域，这在 FOXK1b 中没有，但两种变体都包含一个 FOX 结构域，然后是一个潜在的核定位信号。EST 数据库分析揭示了 FOXK1 在整个人类胚胎中的表达；在胎儿大脑、眼睛、心脏、肺和胸腺中；在婴儿大脑中。在成人脑、结肠、眼睛、肾、肺、淋巴结和皮肤以及几种肿瘤中也检测到表达。数据库分析揭示了脊椎动物和昆虫中 FOXK1 的直系同源物。

▼ 基因结构

Huang 和 Lee（2004）确定 FOXK1 基因包含 13 个外显子，跨度约为 131 kb。外显子 4 和 5 包含翻译起始密码子。

▼ 测绘

通过基因组序列分析，Katoh 和 Katoh（2004）将 FOXK1 基因定位到染色体 7p22.1。

Huang 和 Lee（2004）将小鼠 Foxk1 基因定位到染色体 5G2 的一个区域，该区域与人类染色体 7p22 具有同源性。

▼ 基因功能

苏科尼娜等人（2019）报道了密切相关的禁食/饥饿诱导的叉头转录因子 FOXK1 和 FOXK2 通过上调为此所需的酶机制来诱导有氧糖酵解，例如，己糖激酶-2（HK2；601125）、磷酸果糖激酶（PFKM；610681）、丙酮酸激酶（PKM2; 见179050 ） 和乳酸脱氢酶（LDHA; 150000 ），同时通过增加丙酮酸脱氢酶激酶-1（PDK1; 602524 ） 和 -4（ PDK1; 602524） 的活性来抑制线粒体中丙酮酸的进一步氧化PDK4；602527）。连同抑制丙酮酸脱氢酶磷酸酶 1（PDP1; 605993 ） 的催化亚基），这导致丙酮酸脱氢酶复合物的 E1-α 调节亚基（PDHA1; 300502 ） 的磷酸化增加，进而抑制线粒体中丙酮酸的进一步氧化。相反，丙酮酸被还原为乳酸。FOXK1 和 FOXK2 的抑制诱导相反的表型。体外和体内实验，包括对原代人类细胞的研究，都显示了 FOXK1 和/或 FOXK2 可能如何充当重编程细胞代谢以诱导有氧糖酵解的重要调节剂。

▼ 动物模型

霍克等人（2003）报道 Foxk1 -/- 小鼠在受伤后表现出生长迟缓和骨骼肌再生严重受损。霍克等人（2003）还发现 Foxk1 -/- 肌肉中成肌祖细胞的数量减少，并且剩余的祖细胞表现出细胞周期进程受到干扰，在 G0/G1 时停滞并且增殖能力降低。细胞周期基因的转录谱显示细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂 p21（CDKN1A; 116899 ） 的显着上调和细胞周期蛋白依赖性激酶-1（CDK1; 116940 ） 的减少）。Foxk1 -/- 小鼠中 p21 的敲除挽救了生长迟缓和细胞周期进程。此外，双基因敲除小鼠骨骼肌损伤后恢复正常。