驱动蛋白家族成员 5B； KIF5B

驱动蛋白 1 重链； KNS1
驱动蛋白，重链，无处不在；UKHC
KINH

HGNC 批准的基因符号：KIF5B

细胞遗传学位置：10p11.22 基因组坐标（GRCh38）：10:32,009,015-32,056,425（来自 NCBI）

▼ 说明

驱动蛋白是基于微管的运动蛋白，参与真核细胞中细胞器的转移。它们通常由 2 条相同的、大约 110 至 120 kD 的重链（例如 KIF5B）和 2 条相同的、大约 60 至 70 kD 的轻链组成。重链包含 3 个结构域： 球状 N 端运动结构域，将 ATP 的化学能转化为沿着微管朝 1 个固定方向运动的力；中心 α-螺旋杆结构域，使 2 条重链能够二聚化；和一个球状 C 末端结构域，它与轻链和可能的细胞器受体相互作用（Navone 等人，1992 年和 Niclas 等人，1994 年总结）。

▼ 克隆与表达

Navone 等人通过使用基于果蝇和鱿鱼驱动蛋白重链（KHC） 保守区域的探针筛选人胎盘 cDNA 文库（1992） 分离出编码 KNS1 的 cDNA。预测的 963 个氨基酸的蛋白质与果蝇 KHC 具有 63% 的序列同一性。使用针对鱿鱼 KHC 的抗体进行免疫印迹分析，在 CV-1 猴肾上皮细胞中检测到 120 kD 的蛋白质。免疫荧光研究表明，CV-1 细胞中表达的 KNS1 具有弥漫性分布和丝状染色模式，与微管但不与波形蛋白（VIM; 193060） 中间丝一致； KNS1 N 端和 C 端结构域（但不是 α 螺旋杆结构域）也与微管共定位。

通过 Northern blot 分析，Niclas 等人（1994） 证明 Ukhc 在所有检查的大鼠组织中都表达为多个转录本。使用 UKHC 特异性抗体对大鼠组织提取物进行免疫印迹分析，在所有检查的组织中检测到 120 kD 蛋白质。尼克拉斯等人（1994） 发现 UKHC 均匀分布在培养的海马神经元的细胞体和突起之间。

▼ 测绘

尼克拉斯等人（1994） 指出 Navone 等人分离的胎盘 UKHC cDNA（1992） 与小鼠 18 号染色体上的一个区域杂交，该区域显示出与人类 18q 的同线性同源性。然而，Gross（2013） 根据 KIF5B 序列（GenBank BC126279） 与基因组序列（GRCh37） 的比对，将人类 KIF5B 基因对应到染色体 10p11.22。

▼ 命名法

劳伦斯等人（2004） 提出了基于 14 个家族名称的标准化驱动蛋白命名法。在该系统下，KIF5B 属于驱动蛋白-1 家族。

▼ 基因功能

卡迈勒等人（2000） 证明神经元中 APP 的轴突转运是通过 APP 与驱动蛋白-I 的驱动蛋白轻链（600025） 亚基的直接结合介导的。卡迈勒等人（2001） 鉴定出含有 APP、β-分泌酶（604252） 和早老素-1（104311） 的轴突膜区室。该区室的快速顺行轴突转移由 APP 和驱动蛋白-I 介导。 APP 的蛋白水解加工可以发生在体外和体内轴突的隔室中。这种蛋白水解作用产生淀粉样蛋白-β 和 APP 的羧基末端片段，并从膜上释放驱动蛋白-I。卡迈勒等人（2001） 得出结论，APP 作为驱动蛋白-I 膜受体发挥作用，介导 β-分泌酶和早老蛋白-1 的轴突转运，并且分泌酶将 APP 加工成淀粉样蛋白-β 可以发生在由驱动蛋白转运的轴突膜区室中。我。

卡奈等人（2004） 发现 Kif5a（602821）、Kif5b 和 Kif5c（604593） 的铰链和 C 末端尾部区域结合了来自小鼠大脑的大的耐去污剂的 RNase 敏感颗粒。质谱分析显示，该颗粒含有 Camk2-α（CAMK2A; 114078） 和 Arc（NOL3; 605235） 的 mRNA 以及 42 个蛋白质，包括用于 RNA 转运、蛋白质合成和转录沉默的蛋白质。颗粒定位于树突并进行双向运动。 Kif5 过度表达增强了颗粒的远端定向运动，Kif5 功能阻断则减少了颗粒的远端定向运动。卡奈等人（2004） 得出结论，驱动蛋白通过这种大颗粒在树突中转移 RNA。

库拉尔等人（2005） 使用 1 纳米精度的荧光成像（FIONA） 来分析细胞中传统驱动蛋白和细胞质动力蛋白（参见 600112）的细胞器运动。他们在 1.1 毫秒内将培养的果蝇 S2 细胞中绿色荧光蛋白（GFP） 标记的过氧化物酶体定位在 1.5 纳米以内，时间分辨率提高了 400 倍，足以确定动力蛋白的平均步长约为 8 纳米。和驱动蛋白。此外，库拉尔等人（2005） 发现动力蛋白和驱动蛋白在体内过氧化物酶体转移过程中不会相互对抗。相反，多个驱动蛋白或多个动力蛋白一起工作，产生高达 10 倍的体外速度。

为了确定 tau（157140） 对动力蛋白和驱动蛋白运动的影响，Dixit 等人（2008） 对沿着 tau 修饰的微管移动的运动蛋白进行了单分子研究。动力蛋白倾向于反转方向，而驱动蛋白倾向于在结合的 tau 蛋白斑块处分离。驱动蛋白的抑制浓度约为抑制动力蛋白 tau 浓度的十分之一，并且 tau 的微管结合域足以抑制运动活动。动力蛋白和驱动蛋白运动的差异调节表明微管相关蛋白（MAP）可以在空间上调节微管依赖性轴突转移的平衡。

梅茨格等人（2012） 确定微管相关蛋白 MAP7（604108） 和 KIF5B 是果蝇和培养的哺乳动物肌管中肌核定位的重要的、进化上保守的调节因子。梅茨格等人（2012） 发现这些蛋白质在物理上相互作用，并且与 MAP7 微管结合域融合的 KIF5B 运动域的表达可以挽救 MAP7 耗尽细胞中的核定位缺陷。这表明 MAP7 将 KIF5B 连接到微管细胞骨架以促进核定位。最后，梅茨格等人（2012）表明肌核定位在生理上很重要。果蝇 ensconsin（ens；MAP7 同源物）突变幼虫的运动能力下降，肌核定位不正确，这些表型可以通过 ens 的肌肉特异性表达来挽救。梅茨格等人（2012） 得出的结论是，不正确的核定位会以细胞自主的方式导致肌肉功能障碍。

▼ 生化特征

晶体结构

库尔等人（1996） 报道了结合 ADP 的人驱动蛋白运动结构域的晶体结构。电机主要由单个 α/β 箭头形域组成。它与基于肌动蛋白的运动肌球蛋白的催化结构域的核心具有惊人的结构相似性，尽管驱动蛋白和肌球蛋白实际上没有氨基酸序列同一性并且表现出不同的酶促和运动特性。

森等人（2007）开发了2种不同的单分子荧光共振能量转移传感器来检测驱动蛋白是否通过1个或2个头结合到其微管轨道上。他们的 FRET 结果表明，在存在饱和 ATP 的情况下移动时，驱动蛋白大部分时间都与两个头部的微管结合。然而，当核苷酸结合在低 ATP 浓度下成为限速时，驱动蛋白会以单头结合状态等待 ATP，并在沿着微管行走时短暂转变为 2 头结合中间体。根据这些结果，Mori 等人（2007） 提出了一个模型，用于说明 ATP 酶循环中的转变如何定位 2 个驱动蛋白头并驱动它们的手拉手运动。

佩尼戈等人（2013） 提出了驱动蛋白轻链 2（611729） 的四三肽重复结构域与含有源自 SKIP（609613） 的色氨酸酸性基序的货物肽复合物的晶体结构，SKIP 是沙门氏菌发病机制中的关键宿主决定因素和调节剂溶酶体定位。 Pernigo 等人将结构数据与生物物理、生物化学和细胞分析相结合（2013） 提出了一个基于驱动蛋白-1 通过静电相互作用和序列特异性元件结合 W-酸性货物基序的细胞内转移框架，为驱动蛋白-1：货物识别机制提供了直接的分子证据。

▼ 动物模型

田中等人（1998） 通过同源重组破坏小鼠 kif5B 基因。 kif5B -/- 小鼠胚胎致死，并在交配后 9.5 至 11.5 天出现严重生长迟缓。为了分析这种传统驱动蛋白重链在细胞器转移中的重要性，作者研究了胚胎外细胞中主要细胞器的分布。无效突变细胞损害了溶酶体分散，而布雷菲德菌素 A 通常可以诱导其高尔基体崩溃。更突出的是，它们的线粒体异常聚集在核周区域。这种线粒体表型被 KIF5B 的外源表达逆转，亚细胞分级显示 KIF5B 与线粒体相关。这些数据表明驱动蛋白对于线粒体和溶酶体分散而不是这些细胞中高尔基体到内质网的转移至关重要。