KIF4A等激动素是基于微管的运动蛋白,可沿微管产生定向运动。它们参与许多重要的细胞过程,包括细胞分裂(朱和江,2005)。
Kim等人(1998年)利用小鼠白血病病毒gag蛋白作为酵母2杂交筛选的诱饵,从T淋巴瘤细胞系cDNA文库克隆了小鼠Kif4。RT-PCR和Western blot分析检测到所有受检小鼠组织中的Kif4 RNA和蛋白质。
通过搜索数据库中与小鼠Kif4相似的序列,然后进行PCR并筛选HeLa细胞cDNA文库,Oh等人(2000年)克隆了KIF4A,他们称之为Kif4。推导出的1232-氨基酸蛋白质的计算分子量为140 kD。KIF4A与小鼠Kif4具有85%的氨基酸同源性。HeLa细胞RNA的Northern blot分析检测到约5.0kb的转录物。RNA斑点杂交分析检测到胎儿肝脏、胸腺和脾脏中有大量表达。在成人组织中,胸腺和骨髓中表达丰富,在心脏、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具有140kD的表观分子量。免疫定位检测到KIF4主要位于细胞核,少量位于细胞质。HeLa细胞的亚细胞分离得到了类似的结果。核KIF4与MYC(190080)在核基质中共定位,共聚焦显微镜检测到KIF4在有丝分裂的所有阶段都与染色体一致相关。Lee等人(2001年)确定,在4个假定的核定位信号中,含有序列PPPKLRRR的信号引导转染KIF4的核积累。他们得出结论,KIF4是一种以微管为基础的有丝分裂运动,以DNA为载体。
通过SDS-PAGE,Kurasawa等人(2004)确定KIF4的表观分子质量为155 kD。
为了确定Kif4在发育中的小鼠牙齿中的表达模式,Gowans等人(2019年)分析了全基因组微阵列表达数据集以及在不同胚胎阶段分离的牙齿间质和上皮以及分离的小鼠牙齿组织上的原位杂交。作者发现Kif4在胚胎第E15天的胚胎小鼠的发育牙胚中表达,在下切牙、舌头、下颌骨和上颌骨的间质中表达。
Oh等人(2000年)确定KIF4A基因跨度超过30 kb。
通过FISH,Ha等人(2000年)将KIF4A基因映射到染色体Xq13.1。
Lawrence等人(2004年)提出了基于14个家族名称的标准化驱动蛋白命名法。在这个系统下,KIF4A属于驱动蛋白-4家族。
Kurasawa等人(2004)利用共免疫沉淀法确定,PRC1(603484)和KIF4在HeLa细胞纺锤体中区形成过程中直接相互作用。相互作用需要PRC1的N端一半和KIF4的C端一半。在有丝分裂过程中,KIF4定位于染色体上。在后期,它也定位于纺锤体中区,在末期和胞质分裂期间,它定位于中体。PRC1广泛分布于染色体和纺锤体周围,直至中期。然后在后期A定位于纺锤体中区,从后期B到末期与KIF4共定位。到达中区后,KIF4聚集在紧密的球状病灶中,似乎将微管束从2个半纺锤连接起来。这些KIF4病灶在B期晚期被PRC1包围,在B期末期与PRC1完全吻合。在胞质分裂后期,KIF4定位于中体中央,而一些PRC1则位于微管的侧翼束上。在KIF4缺乏的细胞中,中央纺锤体结构紊乱,所有中区相关蛋白,包括PRC1,都未能集中在中线,而是沿着中央纺锤体松散的微管束分散。在PRC1缺陷细胞中,没有形成中间区,KIF4和CENPE(117143)没有定位于断开的半纺锤体,MKLP1(KNSL5;605064)和染色体乘客蛋白定位于半纺锤体内微管正末端附近的离散亚域。
Zhu和Jiang(2005)证明了KIF4是一种运动蛋白,在中期到后期的过渡过程中,它将PRC1易位到交叉纺锤体微管的正端。KIF4通过其“茎+尾”结构域结合PRC1。小干扰RNA对KIF4的抑制导致PRC1易位的抑制、中区形成的阻滞和胞质分裂的失败。PRC1的细胞周期素依赖性激酶(见116940)磷酸化通过KIF4控制PRC1易位的时间。
在大脑发育过程中,细胞凋亡控制着神经元的最终数量。Midorikawa等人(2006年)发现,小鼠Kif4通过与Parp1(173870)直接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维持细胞内环境稳定并充当转录调节器。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,由Camk2介导的钙信号(参见114078)诱导Kif4从Parp1分离,导致Parp1活性上调,从而支持神经元存活。在与Parp1分离后,Kif4从细胞核进入细胞质,并以微管依赖的方式移动到轴突的远端。Midorikawa等人(2006年)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。
Nguyen等人(2014年)开发了一种无细胞系统,利用爪蟾卵细胞质提取物重演胞质分裂信号。微管从人工中心体中生长为紫菀,并汇聚形成反平行重叠区。这些区域阻断了相邻紫菀的相互渗透,并招募了胞质分裂中区蛋白,包括染色体乘客复合体和中央平蛋白。染色体乘客复合体被运输到重叠区,重叠区需要2个运动蛋白,KIF4A和一个KIF20A(605664)paralog。使用支持的脂质双层来模拟质膜,Nguyen等人(2014)观察到切割沟标记物的募集,包括微管重叠处的活性RhoA报告子。
X染色体连锁智力发育障碍100
Willemsen等人(2014年)在一个X连锁精神发育迟滞和癫痫家族的4名受影响男性中发现了KIF4A基因的半合子突变(300521.0001)。该突变是通过X染色体外显子组测序发现的,与该家族的疾病分离。Kif4a在大鼠初级海马神经元中的敲除改变了兴奋性和抑制性突触传递之间的平衡。Willemsen等人(2014年)认为,这种表型是由突触功能受损引起的。
Kalantari等人(2021年)报告了11名XLID100患者,包括2对同胞。Meier等人(2019年)曾报告过一名患者。所有患者都有KIF4A基因的半合子突变,包括10例错义突变(见300521.0003-300521.0005)和1例剪接位点突变(c.1674+1G-a;300521.0002)。在10名患者中,突变是从一名未受影响的母亲遗传而来的,在1名患者中突变是从头开始的。位于驱动蛋白运动域的突变仅出现在先天性异常患者中。
牛牙症、小牙症和致密内陷症
Gowans等人(2019年)在两个分离X连锁隐性牛牙症、小牙症和牙本质内陷症(TMDI;313490)的无关家族的受影响男性中,确定了KIF4A基因错义突变的半合子性:第一家族中的R771K(300521.0006),第二家族中的D317H(300521.0 007)。受影响的男性均未出现神经发育迟缓。