驱动蛋白家族成员 4A； KIF4A

KIF4

HGNC 批准的基因符号：KIF4A

细胞遗传学位置：Xq13.1 基因组坐标（GRCh38）：X:70,290,104-70,420,886（来自 NCBI）

▼ 说明

驱动蛋白（例如 KIF4A）是基于微管的运动蛋白，可沿着微管产生定向运动。它们参与许多重要的细胞过程，包括细胞分裂（Zhu and Jiang，2005）。

▼ 克隆与表达

Kim 等人使用鼠白血病病毒 gag 蛋白作为酵母 2 杂交筛选中的诱饵（1998） 从 T 淋巴瘤细胞系 cDNA 文库中克隆了小鼠 Kif4。 RT-PCR 和蛋白质印迹分析在所有检查的小鼠组织中检测到 Kif4 RNA 和蛋白质。

Oh 等人通过在数据库中搜索与小鼠 Kif4 相似的序列，然后进行 PCR 并筛选 HeLa 细胞 cDNA 文库（2000）克隆了 KIF4A，他们将其称为 KIF4。推导的 1,232 个氨基酸蛋白质的计算分子量为 140 kD。 KIF4A 与小鼠 Kif4 具有 85% 的氨基酸同一性。 HeLa 细胞 RNA 的 Northern 印迹分析检测到约 5.0 kb 的转录物。 RNA点印迹分析检测到胎儿肝脏、胸腺和脾脏中大量表达。在成人组织中，胸腺和骨髓中表达丰富，心脏、睾丸、肾脏、结肠和肺中表达中等。

通过蛋白质印迹分析，Lee 等人（2001） 确定内源性 HeLa 细胞 KIF4 的表观分子质量为 140 kD。免疫定位检测到KIF4主要存在于细胞核中，少量存在于细胞质中。 HeLa 细胞的亚细胞分级分离产生了类似的结果。核 KIF4 与 MYC（190080） 共定位于核基质中，共聚焦显微镜检测到 KIF4 与有丝分裂所有阶段的染色体一致相关。李等人（2001）确定了4个假定的核定位信号中，包含序列PPPKLRRR的信号指导转染的KIF4的核积累。他们得出的结论是，KIF4 是一种基于微管的有丝分裂马达，以 DNA 作为其货物。

通过 SDS-PAGE，Kurasawa 等人（2004） 确定 KIF4 的表观分子质量为 155 kD。

▼ 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，KIF4A 属于驱动蛋白-4 家族。

▼ 基因功能

Kurasawa 等人使用免疫共沉淀法（2004） 确定 PRC1（603484） 和 KIF4 在 HeLa 细胞纺锤体中区形成过程中直接相互作用。该相互作用需要 PRC1 的 N 端和 KIF4 的 C 端。在整个有丝分裂过程中，KIF4 定位于染色体上。它还在后期定位于纺锤体中区，在末期和胞质分裂期间定位于中体。 PRC1 广泛分布在染色体和纺锤体周围直至中期。然后，它在后期 A 定位于纺锤体中区，并从后期 B 到末期与 KIF4 共定位。到达中间区后，KIF4 聚集在紧密的球状病灶中，这些病灶似乎连接着来自 2 个半纺锤体的微管束。这些 KIF4 灶在后期 B 被 PRC1 包围，并在末期与 PRC1 完全重合。在胞质分裂后期，KIF4 定位于中体的中心，而一些 PRC1 则位于微管束的侧翼。在 KIF4 缺陷的细胞中，中央纺锤体杂乱无章，所有中区相关蛋白（包括 PRC1）未能集中在中线，而是沿着中央纺锤体松散的微管束分散。在 PRC1 缺陷细胞中，没有形成中区，KIF4 和 CENPE（117143） 未定位于断开的半纺锤体，MKLP1（KNSL5; 605064） 和染色体过客蛋白定位于半纺锤体中微管正端附近的离散子结构域。

Zhu和Jiang（2005）证明KIF4是一种运动蛋白，在中期到后期的转变期间将PRC1易位到叉指纺锤体微管的正端。 KIF4通过其“茎加尾”结合PRC1；域。小干扰 RNA 抑制 KIF4 会导致 PRC1 易位受到抑制、中区形成受阻以及胞质分裂失败。 PRC1 的细胞周期蛋白依赖性激酶（参见 116940）磷酸化控制 KIF4 引起的 PRC1 易位的时间。

细胞凋亡控制大脑发育过程中神经元的最终数量。绿川等人（2006） 发现小鼠 Kif4 通过直接与 Parp1（173870） 相互作用来调节幼年神经元的凋亡，Parp1 是一种核酶，通过修复 DNA 并充当转录调节剂来维持细胞稳态。 Kif4 的 C 末端结构域抑制 Parp1 酶活性。当神经元受到膜去极化刺激时，Camk2（参见 114078）介导的钙信号传导诱导 Kif4 从 Parp1 解离，导致 Parp1 活性上调，从而支持神经元存活。与Parp1解离后，Kif4从细胞核进入细胞质，并以微管依赖性方式移动到神经突远端。绿川等人（2006） 得出结论，KIF4 通过调节大脑发育中的 PARP1 活性来控制有丝分裂后神经元的活动依赖性存活。

阮等人（2014） 开发了一种无细胞系统，利用非洲爪蟾卵的细胞质提取物来重现胞质分裂信号。微管从人工中心体中长成紫苑，并相遇形成反平行重叠区。这些区域阻止了邻近紫苑的相互渗透，并招募了胞质分裂中区蛋白，包括染色体过客复合物和中枢轴蛋白。染色体乘客复合物被转移到重叠区域，这需要 2 个运动蛋白 KIF4A 和 KIF20A（605664） 旁系同源物。 Nguyen 等人使用支持的脂质双层来模拟质膜（2014） 观察到在微管重叠处招募了裂解沟标记物，包括活性 RhoA 报告基因。

▼ 基因结构

哦等人（2000） 确定 KIF4A 基因跨度超过 30 kb。

▼ 测绘

通过 FISH，Ha 等人（2000） 将 KIF4A 基因定位到染色体 Xq13.1。

▼ 分子遗传学

Willemsen 等人在 4 名患有 X 连锁智力低下和癫痫症家族的男性中（XLID100; 300923）（2014） 鉴定出 KIF4A 基因（300521.0001） 中的半合子突变。通过 X 染色体外显子组测序发现的突变与家族中的疾病分离。大鼠原代海马神经元中 Kif4a 的敲低改变了兴奋性和抑制性突触传递之间的平衡。威廉森等人（2014） 表明该表型是由突触功能破坏造成的。

▼ 等位基因变异体（1 个选定示例）：

.0001 智力发育障碍，X 连锁 100（1 个家庭）
KIF4A、IVS14、-8、DEL/INS

Willemsen 等人在患有 X 连锁智力发育障碍 100（XLID100; 300923） 家族的 4 名受影响男性中（2014） 鉴定出 KIF4A 基因中的半合子 c.1489-8_1490delins10 突变，导致外显子 15 的受体剪接位点破坏，并从蛋白质中框内删除外显子 15。该突变是通过 X 染色体外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实，与家族中的疾病分离。该变体根据 dbSNP（版本 135）、1000 基因组计划和外显子组测序项目数据库以及 200 个丹麦外显子组和内部数据库进行过滤。患者细胞中 KIF4A 表达减少至约 50%。在原代大鼠海马神经元中使用 siRNA 敲低 Kif4a 会导致兴奋性突触后电流（EPSC） 幅度随着频率的增加而显着降低，表明兴奋性突触发育存在缺陷。 Kif4a 的下调会降低抑制性突触后电流（IPSC） 频率，但不会降低幅度，这表明 Kif4a 影响突触前 GABA 释放和/或抑制性突触形成，而不影响 GABA 受体的数量。威廉森等人（2014） 得出的结论是，KIF4A 是一种关键蛋白，参与控制发育过程中兴奋性和抑制性输入之间的平衡，这可以解释患者中癫痫的存在。