整合素连接激酶; ILK

• p59

HGNC 批准的基因符号：ILK

细胞遗传学位置：11p15.4 基因组坐标（GRCh38）：11:6,603,747-6,610,872（来自 NCBI）

▼ 描述

ILK 是一种丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶，与 β 整联蛋白的胞质结构域相关，并作为调节整联蛋白介导的信号转导的近端受体激酶（Melchior 等，2002）。

▼ 克隆和表达

通过整合素转导细胞外基质信号会影响细胞内和细胞外功能，并且似乎需要整合素胞质结构域与细胞蛋白的相互作用。Hannigan 等人使用 2 混合筛选（1996） 从胎盘 cDNA 文库中分离出与 β-1 整联蛋白（135630） 细胞质结构域相互作用的基因。该基因被命名为整合素连接激酶（ILK），编码预测的 451 个氨基酸的蛋白质，根据 SDS-PAGE 其表观分子质量为 59 kD。Northern 印迹分析表明 1.8-kb ILK mRNA 广泛表达。ILK 蛋白是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，具有 4 个锚蛋白样重复序列。

梅尔基奥尔等人（2002）克隆了人类ILK基因。推导的 452 个氨基酸蛋白具有 4 个 N 端锚蛋白重复序列​​，随后是 血小板-白细胞C 激酶底物 同源结构域和由 11 个子结构域组成的 C 端激酶催化结构域。

通过对野生型小鼠心脏冷冻切片进行免疫荧光分析，White 等人（2006） 检测到 ILK 蛋白的模式与心肌细胞的 Z 带和肋节一致。

▼ 基因结构

Melchior 等人（2002） 确定 ILK 基因包含 13 个外显子，跨度为 9.0 kb。ATG 密码子位于外显子 2 内。内含子 2 长度超过 3.6 kb，具有类似 Alu 的重复序列。启动子区域具有管家基因的典型特征，例如高GC含量、存在CpG岛、缺乏TATA和CAAT框以及存在多个转录起始位点。

▼ 测绘

Hannigan 等人的地图（1997） 通过荧光原位杂交将 ILK 基因定位到 11p15.5-p15.4。

▼ 基因功能

Hannigan 等人（1996） 发现 ILK 与细胞裂解物中的 β-1 整联蛋白共免疫沉淀，ILK 的过度表达会破坏细胞结构并抑制与整联蛋白底物的粘附，同时诱导上皮细胞的锚定非依赖性生长，表明 ILK 调节整联蛋白介导的信号转导。

梁-哈格斯泰因等人（2001）表明人ILKAP（618909）直接与ILK相互作用并抑制HEK293细胞中的激酶活性和ILK介导的信号转导。ILKAP 磷酸酶活性不是与 ILK 相互作用所必需的，但它是抑制所必需的。ILKAP 抑制 ILK 介导的 GSK3-β（GSK3B; 605004） ser9 磷酸化，从而选择性抑制 β-catenin（CTNNB1; 116806）-LEF1（153245） 反式激活。

Troussard 等人通过敲除人胚胎肾细胞和小鼠巨噬细胞中的 ILK 基因（2003） 表明 ILK 对于调节 AKT（参见 AKT1；164730）活性至关重要。ILK 敲除对 thr308 上的 AKT 磷酸化没有影响，但几乎完全抑制了 ser473 上的磷酸化，导致 AKT 活性显着抑制，同时显着刺激细胞凋亡。ILK 敲除还抑制了 Ser9 和细胞周期蛋白 D1（168461） 表达上 GSK3B 的磷酸化。特鲁萨德等人（2003） 得出结论，ILK 是 AKT 激活的重要上游调节因子。

福田等人（2003） 发现 PINCH1（LIMS1; 602567） 和 ILK 对于传代后 HeLa 细胞的迅速扩散和运动至关重要，并且它们对于细胞存活至关重要。ILK 缺失会降低 ser473 上的 AKT 磷酸化，而 PINCH1 缺失会降低 ser473 和 thr308 上的 AKT 磷酸化。PINCH1 还调节 ILK 蛋白水平。福田等人（2003） 得出结论，PINCH1 是 ILK 的必然伴侣，两者对于正确控制细胞形状变化、运动和存活都是不可或缺的。

博克-马凯特等人（2004） 证明 G 肌节蛋白隔离肽胸腺素 β-4（300159） 促进胚胎心脏中的心肌和内皮细胞迁移，并在出生后心肌细胞中保留了这一特性。胸腺肽β-4 也能增强培养物中胚胎和出生后心肌细胞的存活率。胸腺肽β-4与PINCH1和ILK形成功能复合物，导致生存激酶AKT（也称为蛋白激酶B）激活。在小鼠冠状动脉结扎后，胸腺肽β-4治疗导致心脏中Ilk和Akt活性上调，增强早期心肌细胞存活并改善心脏功能。博克-马凯特等人（2004） 得出结论，胸腺肽 β-4 促进心肌细胞迁移、存活和修复。

库马尔等人（2004） 表明内源性 ILKAP 通过抑制 LNCaP 前列腺癌细胞中 ILK 介导的 GSK3-β Ser9 磷酸化来选择性调节 GSK3-β 信号传导。然而，ILKAP 并不影响 ILK 靶标 PKB（AKT1） 和 ILK-PKB 信号传导的磷酸化。ILKAP 对 ILK 介导的信号传导的抑制孤立于 PTEN（601728）。

卢等人（2006） 证明先天性和后天性流出道梗阻患者的肥厚心室中 ILK 蛋白水平显着增加。ILK 的增加与 Rho 家族鸟嘌呤三磷酸酶、RAC1（602048） 和 CDC42（116952） 以及已知的肥大信号激酶（包括细胞外信号相关激酶，如 ERK1/2（参见 601795）和 p70-S6 激酶（RPS6KB1；608938））的激活相关。具有心脏特异性表达组成型活性或野生型 ILK 的转基因小鼠表现出补偿性心室肥大表型，并表现出鸟嘌呤三磷酸酶和下游蛋白激酶的激活谱，与人类肥厚中所见的一致。相比之下，心肌细胞限制性表达激酶失活 ILK 的转基因小鼠无法在体内对血管生成素 II（见 106150）产生代偿性肥大反应。卢等人（2006） 得出结论，ILK 调节的信号传导代表了与多种临床心脏病相关的广泛适应性肥厚反应机制。

Knoll 等人利用斑马鱼的正向遗传筛选来鉴定心肌功能所需的新基因（2007） 鉴定了丢失接触（loc） 突变体，该突变体在 ilk 基因中存在无义突变。loc/ilk突变体与心肌细胞和内皮细胞的严重缺陷相关，从而导致严重的心肌功能障碍。

纳克里科等人（2008） 发现ILKAP 与ILK 相互作用并诱导ILK 从人类角质形成细胞的细胞核中输出。ILKAP 刺激的 ILK 核输出依赖于 ILKAP 磷酸酶活性，并由 CRM1（XPO1；602559） 介导。

在人胎儿心肌细胞的原代培养物中，Traister 等人（2012） 观察到腺病毒介导的 ILK 过度表达有效增加了原始成心细胞新聚集体的数量。当使用 ILK 靶向 siRNA 敲低 ILK 表达时，成心细胞集落的数量显着减少。与野生型相比，抗激活 ILK 突变体 R211A 的过度表达导致新细胞聚集体数量大幅增加。野生型和突变型 ILK 的心肌生成作用都伴随着 β-连环蛋白的同时激活和祖细胞标记 islet-1（ISL1; 600366） 表达的增加，这也在心脏特异性过度表达 R211A 突变型和野生型 ILK 的转基因小鼠的裂解物中观察到。在人胚胎干细胞定向心肌发生分化过程中，内源性 ILK 表达与心肌发生标记物一致增加。特雷斯特等人（2012） 得出结论，ILK 代表人类心肌发生的调节检查点。

▼ 分子遗传学

有关 ILK 基因突变导致扩张型心肌病（CMD；参见 115200）的讨论，请参见（602366.0001）。

▼ 动物模型

酒井等人（2003）发现缺乏Ilk表达的胚胎小鼠在植入前阶段由于外胚层极化和空化失败而死亡。受损的外胚层极化与整合素附着在基底膜区的位点异常的 F-肌节蛋白积累有关。同样，Ilk缺陷的成纤维细胞表现出异常的F-肌节蛋白聚集体，与细胞扩散受损以及应力纤维和粘着斑形成延迟相关。Ilk缺陷的成纤维细胞的增殖率也降低。增殖缺陷并不是由于 Ilk 介导的 Akt 或 Gsk3b 磷酸化缺失或减少所致。在 Ilk 缺陷的成纤维细胞中表达缺乏激酶活性和/或桩蛋白（602505） 结合的突变体 Ilk 可挽救细胞扩散、F 肌节蛋白组织、粘着斑形成和增殖。

弗里德里希等人（2004） 发现小鼠内皮细胞特异性删除 Ilk 会导致胎盘功能不全，迷路血管化减少，并且无法产生可存活的后代。斑马鱼中 Ilk 的缺失会导致脉管系统明显的模式异常，并且同样是致命的。用野生型 Ilk 而非 Akt 的组成型活性突变体对 Ilk 缺陷小鼠肺内皮细胞进行表型拯救，表明 ILK 对内皮细胞存活的调节孤立于 AKT。

斑马鱼的隐性“主挤压”（msq）突变会因心力衰竭而导致胚胎死亡。本迪格等人（2006） 发现拉伸反应基因，如心房钠尿因子（ANF; 108780） 和 Vegf（192240），在 msq 突变心脏中下调。通过定位克隆，他们发现msq突变体的心力衰竭是由于Ilk基因的点突变造成的。在正常心脏中，Ilk 特别定位于肋节和肌节 Z 盘。msq 突变降低了 Ilk 激酶活性并破坏了 Ilk 与 Z 盘接头蛋白 β-parvin（PARVB; 608121） 的结合。在 msq 突变胚胎中，Ilk 或 Akt 和 Vegf 的组成型活性形式的表达可以抑制心力衰竭。反义介导的斑马鱼 β-parvin 的废除表现出 msq 表型。

怀特等人（2006） 对小鼠心脏中的 Ilk 表达进行了靶向消融，并在 6 周龄时观察到自发性心肌病和心力衰竭。小鼠症状反映了扩张型心肌病（CMD；参见 115200）的典型人类症状，包括呼吸困难、无力和猝死；尸检显示所有动物的心脏均明显增大，左心室显着扩张，组织学上有纤维化的证据。对突变小鼠冷冻心脏切片的免疫荧光分析显示，肌膜中 Ilk 丢失，导致心脏组织内相邻心肌细胞解聚；三色染色证实，与对照小鼠的心肌细胞排列紧密相比，突变小鼠的心肌细胞发生显着的解聚。Ilk 的缺失与通过 β-1 整联蛋白（135630）/Fak（PTK2; 600758） 复合物粘附信号传导的破坏有关，Ilk 的缺失伴随着心脏 Akt（164730） 磷酸化的减少，而心脏 Akt（164730） 磷酸化通常提供针对应激的保护性反应。怀特等人（2006） 表明 ILK 在保护哺乳动物心脏免受心肌病和衰竭方面发挥着核心作用。

兰格等人（2009）表明，在假定的激酶结构域的自磷酸化位点和Ilk的血小板-白细胞C 激酶底物同源结构域中携带点突变的小鼠是正常的。相比之下，介导 Ilk 与 α-parvin（608120） 结合的激酶结构域潜在 ATP 结合位点的保守赖氨酸残基发生点突变的小鼠会因肾发育不全而死亡。类似的肾缺陷也发生在 α-parvin 缺失的小鼠中。兰格等人（2009） 得出的结论是，他们的结果提供了遗传证据，表明 Ilk 的激酶活性对于哺乳动物的发育是不可或缺的；然而，Ilk 和 α-parvin 之间的相互作用对于肾脏发育至关重要。

莫伊克等人（2013）指出，在小鼠 Ilk 中用甘氨酸取代 val386 和 thr387 会破坏 Ilk 与桩蛋白的相互作用，并减少 Ilk 在粘着斑处的定位。他们发现，这些突变在小鼠体内的表达会导致血管生成缺陷，并导致胚胎死亡。这些取代降低了 Ilk 蛋白的稳定性，并且突变的成纤维细胞显示出迁移受损。

▼ 等位基因变异体（1 个选定示例）：

.0001 意义不明的变异体
ILK，ALA262VAL
该变异体被归类为意义不明的变异体，因为其对扩张型心肌病（参见 115200）的贡献尚未得到证实。

Knoll 等人在一名患有严重扩张型心肌病的白人男子中，于 54 岁时被诊断出射血分数仅为 25%（2007） 鉴定了 ILK 基因中 785C-T 转变的杂合性，导致 ILK 激酶结构域富含脯氨酸区域中高度保守的残基发生 ala262 到 val（A262V） 的取代。体外激酶测定显示，与野生型相比，A262V 变体的激酶活性降低了 63%。患者心肌活检样本的免疫组织化学显示内皮细胞显着损失。