คีเอฟ11
โครงสร้างที่มีอยู่ พีดีบี การค้นหาออร์โธล็อก: PDBe RCSB รายชื่อรหัส PDB 1II6 , 1Q0B , 1X88 , 1YRS , 2FKY , 2FL2 , 2FL6 , 2FME , 2G1Q , 2GM1 , 2IEH , 2PG2 , 2Q2Y , 2Q2Z , 2UYI , 2UYM , 2WOG , 2X2R , 2X7C , 2X7D , 2X7E , 2XAE , 3CJO , 3HQD , 3K3B , 3K5E , 3KEN , 3L9H , 3WPN , 3ZCW , 4A1Z , 4A28 , 4A50 , 4A51 , 4A5Y , 4AP0 , 4AQV , 4AQW , 4AS7 , 4B7B , 4BBG , 4BXN , 4CK5 , 4CK6 , 4CK7 , 4ZCA , 4ZHI
ตัวระบุ
ชื่อเรียกอื่น	KIF11 , EG5, HKSP, KNSL1, MCLMR, TRIP5, สมาชิกในกลุ่ม Kinesin หมายเลข 11
รหัสภายนอก	โอมิม : 148760 ; เอ็มจีไอ : 1098231 ; โฮโมโลยีน : 3322 ; การ์ดยีน : KIF11 ; OMA : KIF11 - ออโธโลจี
ตำแหน่งของยีน ( มนุษย์ ) คริส. โครโมโซม 10 (มนุษย์) [ 1 ] วงดนตรี 10q23.33 เริ่ม 92,574,105 bp [ 1 ] จบ 92,655,395 bp [ 1 ]
ตำแหน่งของยีน ( เมาส์ ) คริส. โครโมโซม 19 (เมาส์) [ 2 ] วงดนตรี 19|19 C2 เริ่ม 37,364,851 bp [ 2 ] จบ 37,410,307 bp [ 2 ]
รูปแบบการแสดงออกของ RNA บีจี มนุษย์ เมาส์ (ออร์โธล็อก) สูงสุดที่แสดงใน โซนโพรงสมอง ส่วนนูนของปมประสาท โอโอไซต์รอง ต่อมเพศ ไขกระดูก อัณฑะ กระดูกเทรเบคูลาร์ เซลล์ไขกระดูก เซลล์สโตรมัลของเยื่อบุโพรงมดลูก เยื่อบุผิวเหงือก สูงสุดที่แสดงใน หางของตัวอ่อน ปุ่มอวัยวะเพศ โซนโพรงสมอง ต่อมไทมัส เอพิบลาสต์ ไขกระดูก โอโอไซต์ปฐมภูมิ ไซโกต โอโอไซต์รอง เซลล์สเปิร์ม ข้อมูลอ้างอิงเพิ่มเติม ไบโอ GPS ไม่มีข้อมูล
ออนโทโลยีของยีน หน้าที่ระดับโมเลกุล กิจกรรมมอเตอร์ไมโครทูบูล การจับนิวคลีโอไทด์ การจับกับไมโครทูบูล การจับเชิงซ้อนที่มีโปรตีน กิจกรรมมอเตอร์ไมโครทิวบูลที่มุ่งไปยังปลายบวก การจับกับ ATP การจับโปรตีนไคเนส กิจกรรม ATPase ส่วนประกอบของเซลล์ แกนหมุน เมมเบรน คอมเพล็กซ์ไคเนซิน แกนหมุน ไมโครทูบูลของแกนหมุน ไมโครทูบูล โครงสร้างเซลล์ ไซโตพลาซึม ไซโตซอล นิวเคลียส สารประกอบที่มีโปรตีน แกนแบ่งเซลล์ไมโทซิส กระบวนการทางชีวภาพ กระบวนการประมวลผลและการนำเสนอแอนติเจนเปปไทด์จากภายนอกผ่านทาง MHC คลาส II การควบคุมการแยกเซนโทรโซมในระยะไมโทซิส การแยกโครโมโซม การจัดระเบียบแกนไมโทติก การแบ่งเซลล์ ชุดแกนหมุน การเคลื่อนที่โดยอาศัยไมโครทูบูล การประกอบแกนไมโทติก การจัดเรียงแกนหมุน การแยกเซนโทรโซมในระยะไมโทซิส วงจรเซลล์ การขนส่งแบบย้อนกลับโดยอาศัยเวสิเคิล จากกอลจิไปยังเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม วงจรการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส แหล่งที่มา: Amigo / QuickGO
ออร์โธล็อก สายพันธุ์ มนุษย์ หนู เอนเทรซ 3832 16551 วงดนตรี ENSG00000138160 ENSMUSG00000012443 ยูนิโปรท พี52732 Q6P9P6 RefSeq (mRNA) NM_004523 NM_010615 RefSeq (โปรตีน) NP_004514 NP_034745 สถานที่ตั้ง (UCSC) Chr 10: 92.57 – 92.66 Mb Chr 19: 37.36 – 37.41 Mb การค้นหาใน PubMed [ 3 ] [ 4 ]
วิกิดาต้า
ดู/แก้ไขข้อมูลมนุษย์ ดู/แก้ไขเมาส์

โปรตีนคล้ายไคเนซิน KIF11เป็นโปรตีนมอเตอร์ระดับโมเลกุล ที่จำเป็นในกระบวนการแบ่งเซลล์ ในมนุษย์ โปรตีนนี้ถูกเข้ารหัสโดยยีนKIF11 ^{[ 5 ] [ 6 ]} โปรตีนคล้ายไคเนซิน KIF11 เป็นสมาชิกของตระกูลไคเนซินซึ่งเป็นนาโนมอเตอร์ที่เคลื่อนที่ไปตามรางไมโครทิวบูลในเซลล์ ชื่อนี้ได้มาจากการศึกษาในช่วงแรกของการค้นพบ และยังรู้จักกันในชื่อ^ไคเนซิน-5 [ ^{7 ]}หรือBimC , Eg5หรือN-2โดยอิงจากสมาชิกผู้ก่อตั้งของตระกูลไคเนซินนี้

ปัจจุบันมีการระบุโปรตีนไคเนซิน-5 ของยูคาริโอต มากกว่า 70 ชนิดโดยอาศัยความคล้ายคลึงของลำดับ สมาชิกของ ตระกูลโปรตีน นี้เป็นที่ทราบกันว่ามีส่วนเกี่ยวข้องกับพลวัตของ แกนหมุนหลายชนิดและจำเป็นต่อการแบ่งเซลล์ หน้าที่ของผลิตภัณฑ์ยีน นี้ รวมถึงการจัดตำแหน่งโครโมโซม การแยก เซนโทรโซมและการสร้างแกนหมุนแบบสองขั้วในระหว่างการแบ่งเซลล์^{[ 7 ]} โปรตีนไคเนซิน-5 ของมนุษย์ได้รับการศึกษาอย่างจริงจังถึงบทบาทในการแบ่งเซลล์และศักยภาพในการเป็นเป้าหมายในการรักษาโรคมะเร็ง

KIF11 (หรือที่รู้จักกันในชื่อ kinesin-5 และ Eg5) เป็นโฮโมเตตราเมอร์ที่เชื่อมโยง ไมโครทิวบูลแบบขนานตรงข้ามในแกนไมโทติกเพื่อรักษาสภาพสองขั้วของแกนไมโทติก^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}โดเมนมอเตอร์หรือหัวมอเตอร์อยู่ที่ปลาย Nและทำการไฮโดรไลซิส ATPและจับกับไมโครทิวบูล มอเตอร์ Kinesin-5 ประกอบกันเป็นโครงสร้างโฮโมเตตราเมอร์แบบสองขั้วที่สามารถเลื่อนกลุ่มของไมโครทิวบูลที่วางตัวแบบขนานตรงข้ามออกจากกันได้^{[ 9 ] [ 12 ] [ 13 ]}มอเตอร์นี้มีความสำคัญต่อไมโทซิสในสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ โดยมีส่วนร่วมในการประกอบตัวเองของแกนไมโทติกที่ใช้ไมโครทิวบูลเป็นฐาน แต่ไม่จำเป็นต่อความอยู่รอดของเซลล์ในด้านอื่นๆ มอเตอร์นี้อาจมีบทบาทในการพัฒนาที่เหมาะสมของกระบวนการประสาทในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม รวมถึงการนำทางและการยืดตัวของกรวยเจริญเติบโต^{[ 14 ] [ 15 ]}

ในเซลล์ยูคาริโอติกส่วนใหญ่ เชื่อกันว่า Kinesin-5 จะสร้างสะพานเชื่อมระหว่างไมโครทูบูลที่วางตัวในทิศทางตรงกันข้ามในระยะโปรเฟสและโปรเมตาเฟส และขับเซนโทรโซมที่จำลองแยกออกจากกันในระหว่างการสร้างแกนไมโทติก^{[ 9 ] [ 13 ] [ 16 ]} ซึ่งช่วยให้เกิดโครงสร้างแกนไมโครทูบูลแบบสองขั้วที่คงที่

การสูญเสียการทำงานของ Kinesin-5 ตั้งแต่เริ่มการแบ่งเซลล์ในสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตส่วนใหญ่ที่ได้รับการตรวจสอบ รวมถึงสัตว์ พืช และเชื้อรา ส่งผลให้การแบ่งเซลล์ล้มเหลวอย่างร้ายแรง^{[ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]}การทำงานของมอเตอร์นี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในช่วงเริ่มต้นของการแบ่งเซลล์ ซึ่งการสูญเสียการทำงานของมันส่งผลให้ขั้วของสปินเดิลยุบตัวหรือกลับด้าน ทำให้เซนโทรโซมคู่หนึ่งอยู่ตรงกลางโดยมีไมโครทิวบูลเรียงตัวเป็นแนวรัศมีขนาบข้าง และมีโครโมโซมที่ควบแน่นอยู่รอบนอก ข้อยกเว้นประการเดียวสำหรับผลกระทบนี้คือการแบ่งเซลล์ในหนอนตัวกลมC. elegansซึ่ง Kinesin-5 ไม่จำเป็นอย่างเคร่งครัดสำหรับการแบ่งเซลล์ แต่ก็มีผลกระทบอย่างมากต่อความถูกต้องโดยรวมของการแบ่งเซลล์^{[ 23 ]}

การค้นพบสารยับยั้งทางเคมีขนาดเล็กของ Kinesin-5 ในมนุษย์ผ่านการคัดกรองฟีโนไทป์ ในหลอดทดลองแบบบุกเบิก ในสายเซลล์มะเร็งได้นำไปสู่การพัฒนาตัวยาต้านมะเร็งตัวใหม่ และเครื่องมือใหม่ในการตรวจสอบกลไกของโปรตีนมอเตอร์ไมโครทูบูล^{[ 22 ] [ 24 ]} ชุดเครื่องมือของสารยับยั้งอัลโลสเตอริกนี้ถูกนำมาใช้เพื่อตรวจสอบบทบาทเฉพาะของ Kinesin-5 ในการประกอบแกนไมโทซิส^{[ 25 ]}รวมถึงการวิเคราะห์อย่างละเอียดของฟังก์ชันโดเมนมอเตอร์^{[ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]} จากงานวิจัยนี้พบว่า ในเซลล์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม Kinesin-5 จำเป็นสำหรับการประกอบแกนไมโทซิสในระยะเริ่มต้นระหว่างโปรเฟสและโปรเมตาเฟส แต่ไม่จำเป็นสำหรับการเคลื่อนที่ผ่านแอนาเฟสในภายหลังระหว่างรอบของไมโทซิส^{[ 8 ] [ 25 ]} นอกจากนี้ การจับกันของสารยับยั้ง Kinesin-5 กับไซต์อัลโลสเตอริกบนมอเตอร์จะขัดขวางกลไกที่เอนไซม์ นี้ แปลงพลังงานเคมีของการไฮโดรไลซิส ATP เป็นงานเชิงกลของการเคลื่อนที่ของไมโครทูบูล ซึ่งทำให้เข้าใจถึงวิธีการทำงานของเอนไซม์นี้

มีแบบจำลองหลายแบบที่พยายามอธิบายการประกอบตัวเองของแกนไมโทซิสโดยอาศัยไมโครทิวบูลเป็นองค์ประกอบโครงสร้าง และชุดของมอเตอร์ไมโครทิวบูล รวมถึงไคเนซิน-5 เพื่อเคลื่อนย้ายและจัดเรียงพวกมัน แบบจำลองเหล่านี้หลายแบบพยายามอธิบายสภาวะคงที่ของแกนในระยะเมตาเฟสโดยอาศัยความสมดุลที่คาดการณ์ไว้ของแรงมอเตอร์ที่ทำงานในทิศทางตรงกันข้ามภายในไมโครทิวบูลของแกน^{[ 31 ] [ 32 ]}อย่างไรก็ตาม ยังไม่ชัดเจนว่าทราบองค์ประกอบโครงสร้างทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการประกอบแกนหรือไม่ หรือมอเตอร์ รวมถึงไคเนซิน-5 อาจถูกควบคุมในพื้นที่และเวลาอย่างไร ข้อจำกัดดังกล่าวทำให้การประเมินแบบจำลองเหล่านี้ทำได้ยาก อย่างไรก็ตาม ข้อมูลล่าสุดพบว่าแง่มุมของแบบจำลอง 'ความสมดุลของแรง' ที่ตั้งสมมติฐานว่าความยาวและความเสถียรของแกนถูกควบคุมโดยความสมดุลระหว่างการเลื่อนของไมโครทิวบูลที่มุ่งไปทางปลายลบและการเลื่อนของไมโครทิวบูลที่มุ่งไปทางปลายบวกโดยมอเตอร์ที่ทำงานในทิศทางตรงกันข้ามใน เซลล์ แมลงดูเหมือนจะไม่เป็นเช่นนั้นในเซลล์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม^{[ 33 ]} กระบวนการประกอบตัวเองของแกนไมโทติกยังคงเป็นคำถามสำคัญที่ยังแก้ไม่ตกในชีววิทยาของเซลล์ และแบบจำลองที่แข็งแกร่งยังต้องการรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการควบคุมและพฤติกรรมของมอเตอร์ไมโครทูบูลต่างๆ และองค์ประกอบโครงสร้างที่ประกอบเป็นเครื่องจักรนี้

แม้ว่า Kinesin-5 จะจำเป็นในเซลล์ทุกเซลล์ในระหว่างการแบ่งเซลล์ แต่ดูเหมือนว่าจะไม่ได้มีบทบาทสำคัญในกระบวนการเผาผลาญของเซลล์ที่ไม่แบ่งตัวส่วนใหญ่^{[ 21 ] [ 22 ]} ในบรรดาเซลล์ที่ไม่แบ่งตัว Kinesin-5 มีความเข้มข้นมากที่สุดในเซลล์ประสาท ซึ่งมันจะตกแต่งกลุ่มไมโครทิวบูลขนาดใหญ่ที่ยื่นเข้าไปในแอกซอนและเดนไดรต์^{[ 22 ] [ 34 ]} ตัวอย่างเช่น มีการแสดงให้เห็นว่าเซลล์ประสาทยังคงมีชีวิตอยู่ได้อย่างสมบูรณ์ในสภาวะที่มีการลดระดับ Kinesin-5 แต่จะมีการเปลี่ยนแปลงในการพัฒนาและการสร้างรูปร่างของเซลล์ประสาทเกิดขึ้น ในเซลล์ประสาทที่กำลังพัฒนา การยับยั้งทางเภสัชวิทยาและการลดระดับ KIF11 ด้วย siRNA ส่งผลให้แอกซอนยาวขึ้น มีกิ่งก้านมากขึ้น มีการหดตัวของแอกซอนน้อยลง และกรวยการเจริญเติบโต ไม่สามารถ หมุนได้เมื่อสัมผัสกับพื้นผิวที่ผลักกัน^{[ 35 ] [ 36 ] [ 37 ]}ในเซลล์ประสาทที่อพยพ การยับยั้ง KIF11 ทำให้เซลล์ประสาทอพยพในรูปแบบสุ่มและสร้างกระบวนการนำที่สั้นลง^{[ 15 ]} KIF11 เช่นเดียวกับKIF15และKIF23เชื่อกันว่าทำหน้าที่เป็นตัวจำกัดการเคลื่อนที่ของไมโครทูบูลสั้นๆ ในทิศทางตรงกันข้ามกับแอกซอน โดยออกแรงที่ต่อต้านไดเนอิน ในไซโตพลาส ซึม^{[ 38 ] [ 39 ]}ในเซลล์ประสาทที่เจริญเต็มที่ KIF11 จะจำกัดการเคลื่อนที่ของไมโครทูบูลสั้นๆ ในเดนไดรต์ ซึ่งมีส่วนช่วยในการสร้างรูปร่างลักษณะเฉพาะของเดนไดรต์^{[ 40 ]} KIF11 ยังแสดงออกใน เซลล์ ประสาทปมรากหลัง ของผู้ใหญ่ แม้ว่าจะอยู่ในระดับที่ลดลงมากก็ตาม ในเซลล์ประสาทของผู้ใหญ่ มีผลคล้ายกันในการยับยั้งอัตราการขนส่งไมโครทูบูลสั้น ดังนั้นการยับยั้งทางเภสัชวิทยาและ การลดระดับ KIF11 ในผู้ใหญ่ ด้วย siRNAอาจเป็นเครื่องมือบำบัดที่มีศักยภาพสำหรับการเพิ่มการงอกใหม่ของแอกซอนในผู้ใหญ่^{[ 41 ]}อย่างไรก็ตาม บทบาทที่ชัดเจนของ Kinesin-5 ในการสร้างเซลล์ประสาทในร่างกายยังคงต้องได้รับการชี้แจง ที่น่าสังเกตคือ ไม่พบอาการทางระบบประสาทส่วนปลายที่ผิดปกติในผู้ป่วยที่เข้าร่วมการทดลองระยะที่ 1 หรือระยะที่ 2 ล่าสุดของสารยับยั้ง Kinesin-5 สำหรับการบำบัดโรคมะเร็งที่มีศักยภาพ^{[ 42 ] [ 43 ]}

ในปี พ.ศ. 2538 พบว่า Kinesin-5 ได้รับการฟอสโฟรีเลชัน หลังการแปลรหัส ภายในส่วนหาง C-terminal ^{[ 8 ] [ 44 ]} เมื่อ Kinesin-5 ได้รับการฟอสโฟรีเลชันที่ตำแหน่งนี้ในระยะโปรเฟสตอนต้น มันจะไปอยู่ที่แกนไมโทซิสและจับกับไมโครทูบูล มีการระบุตำแหน่งฟอสโฟรีเลชันเพิ่มเติมบนส่วนหางของ Kinesin-5 ในปี พ.ศ. 2551 อย่างไรก็ตาม มีเพียงประมาณ 3% ของ Kinesin-5 ที่เกี่ยวข้องกับไมโครทูบูลทั้งหมดเท่านั้นที่ได้รับการฟอสโฟรีเลชันที่ตำแหน่งนี้^{[ 45 ]} แม้ว่าจะมีการระบุตำแหน่งฟอสโฟรีเลชันเพิ่มเติมหรือการดัดแปลงหลังการแปลรหัสอื่นๆ ภายในส่วนหาง ก้าน และมอเตอร์ของ Kinesin-5 แล้ว^{[ 46 ] [ 47 ]}แต่ก็ยังไม่มีการพิสูจน์ว่าการดัดแปลงอื่นๆ มีความจำเป็นสำหรับ Kinesin-5 ในการปฏิบัติหน้าที่ที่จำเป็นในไมโทซิส

Kinesin-5 ยังได้รับการควบคุมผ่านการโต้ตอบโดยตรงกับโปรตีนอื่นๆ โปรตีนที่เกี่ยวข้องกับไมโครทิวบูลTPX2จะเชื่อมโยงกับ Kinesin-5 ในระหว่างการแบ่งเซลล์ การโต้ตอบของพวกมันมีความจำเป็นสำหรับการกำหนดตำแหน่งของ Kinesin-5 ไปยังแกนแบ่งเซลล์ การทำให้แกนแบ่งเซลล์มีเสถียรภาพ และการแยกขั้วแกนแบ่งเซลล์^{[ 48 ] [ 49 ]} มีการแสดงให้เห็นว่า Kinesin-5 โต้ตอบกับ หน่วยย่อย ไดแนคติน p150Glued ^{[ 50 ]}เช่นเดียวกับโปรตีนอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับวงจรเซลล์ในร่างกายและในหลอดทดลอง^{[ 51 ] [ 52 ] [ 53 ]}อย่างไรก็ตาม จำเป็นต้องมีการทดลองเพิ่มเติมเพื่อยืนยันว่าการเชื่อมโยงของพวกมันมีความจำเป็นสำหรับการทำงานของ Kinesin-5 อย่างปกติ

การไฮโดรไลซิส ATP

ไคเนซิน-5 เช่นเดียวกับโปรตีนมอเตอร์ทั้งหมด จะสลาย ATP เป็น ADP และฟอสเฟตอนินทรีย์ โดยใช้โมเลกุลน้ำ และแปลงพลังงานเคมีเป็นแรงและการเคลื่อนที่ไปตามไมโครทูบูล การทดลองทางจลนศาสตร์เผยให้เห็นอัตราความเร็วของขั้นตอนกลางในการเร่งปฏิกิริยา และชุดการศึกษาที่ครอบคลุมที่สุดเกี่ยวกับจลนศาสตร์ของไคเนซิน-5 คือโปรตีนของมนุษย์^{[ 54 ] [ 55 ]} มีการใช้การตกผลึกด้วยรังสีเอกซ์ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบไครโอ และสเปกโทรสโกปีอินฟราเรดแบบเรียลไทม์เพื่อวัดโครงสร้างของไคเนซิน-5 ในสถานะกลางเร่งปฏิกิริยาที่แตกต่างกัน การเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างทุติยภูมิ หรือการสลับคอนฟอร์เมชัน จำเป็นต่อการแปลงและขยายการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีในบริเวณเร่งปฏิกิริยาให้กลายเป็นการเคลื่อนไหวที่ใหญ่ขึ้นซึ่งจำเป็นต่อการเคลื่อนที่ของเซลล์^{[ 56 ] [ 57 ]} ตัวอย่างเช่น ขั้นตอนแรกของการไฮโดรไลซิสของ ATP ซึ่งเป็นการโจมตีของฟอสเฟตปลายสุดของ ATP โดยโมเลกุลของน้ำ ไม่เคยถูกสังเกตโดยผลึกศาสตร์รังสีเอกซ์ในโปรตีนไคเนซินใดๆ จนกระทั่งเมื่อเร็วๆ นี้ในไคเนซิน-5 ^{[ 58 ]} โครงสร้างผลึกนี้แสดงให้เห็นว่าไม่ได้มีโมเลกุลของน้ำเพียงโมเลกุลเดียว แต่มีถึงสองโมเลกุล และโมเลกุลทั้งสองนั้นอยู่ใกล้ชิดกัน แบบจำลองตัวเร่งปฏิกิริยาแบบสองโมเลกุลของน้ำได้รับการเสนอและยืนยันโดยวิธีการอื่นเพื่อติดตามการเร่งปฏิกิริยาของไคเนซิน-5 แบบเรียลไทม์^{[ 59 ]}และในโปรตีนไคเนซินในกลุ่มย่อยที่แตกต่างกัน^{[ 60 ]} แบบจำลองตัวเร่งปฏิกิริยาแบบสองโมเลกุลของน้ำยังได้รับการเสนอในโปรตีนมอเตอร์ที่แตกต่างกันอย่างไมโอซิน และได้รับการสังเกตจากการทดลองในโครงสร้างผลึกหนึ่งของมัน^{[ 61 ] [ 62 ]}

คุณสมบัติทางกล

โครงสร้างแบบเตตระเมอร์แบบขนานกลับด้านของตระกูลไคเนซิน-5 นั้นแตกต่างอย่างพื้นฐานจากไคเนซินส่วนใหญ่ที่เป็นไดเมอร์ เช่น ไคเนซิน-1 ( KIF5B ) ที่ได้รับการศึกษาอย่างละเอียด ไคเนซินแบบดั้งเดิมจะเกิดการรวมตัวเป็นไดเมอร์ในลักษณะที่โดเมนเร่งปฏิกิริยา (ส่วนหัว) อยู่ด้วยกันที่ปลายด้านหนึ่งของคอมเพล็กซ์เพื่ออำนวยความสะดวกในการเคลื่อนที่แบบมือต่อมือไปตามไมโครทิวบูล ซึ่งช่วยให้การขนส่งสารภายในเซลล์ในระยะไกลและมีทิศทางเป็นไปได้ การประกอบตัวที่เป็นเอกลักษณ์ของโปรตีนไคเนซิน-5 ไม่เพียงแต่จัดระเบียบคอมเพล็กซ์โปรตีนเพื่อการทำงานของเซลล์ที่แตกต่างกัน (การเลื่อนไมโครทิวบูลแบบขนานกลับด้าน ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น) แต่ยังทำให้ยากต่อการศึกษาคุณสมบัติทางกลของมอเตอร์โดยใช้การทดลองแบบคลาสสิกที่ออกแบบมาสำหรับไคเนซินแบบไดเมอร์ อุปสรรคเหล่านี้ได้รับการแก้ไขโดยการปรับการทดลองดั้งเดิมเพื่อวิเคราะห์โครงสร้างแบบเตตระเมอร์ของไคเนซิน-5 หรือโดยการทำงานกับโปรตีนไคเนซิน-5 ที่สั้นกว่าซึ่งสร้างไดเมอร์เช่นเดียวกับไคเนซินแบบดั้งเดิม

ผลลัพธ์ที่โดดเด่นที่สุดจากการวิเคราะห์การเคลื่อนที่ของ Kinesin-5 คือ มันเคลื่อนที่ช้า – ช้ากว่า Kinesin-1 ทั่วไปประมาณ 10 เท่า – ด้วยความเร็วในช่วง 50 นาโนเมตรต่อวินาที และสามารถสร้างแรงเชิงกลได้สูงมาก (7-9 พิโคนิวตันต่อโมเลกุล) ค่าเหล่านี้ได้มาจากข้อมูลการทดลองสามประเภท ได้แก่ การทดสอบการเลื่อนของไมโครทิวบูล การทดสอบการเคลื่อนที่ของโมเลกุลเดี่ยว และ การทดสอบด้วยกับดักแสง ในการทดสอบการเลื่อน ของไมโครทิวบูลนั้น Kinesin จะถูกยึดติดกับพื้นผิวกระจก และไมโครทิวบูลจะถูกวางทับลงไป เนื่องจากมอเตอร์ถูกยึดติดกับกระจก พฤติกรรมการเคลื่อนที่ของมันจึงแปลเป็นการเคลื่อนที่ของไมโครทิวบูลข้าม Kinesin ที่ยึดอยู่ คล้ายกับการที่ใครบางคนกำลังโต้คลื่นในฝูงชนการทดลองเหล่านี้ทำให้เราได้การวิเคราะห์การเคลื่อนที่ของ Kinesin-5 เป็นครั้งแรก

โดยการยึดไมโครทิวบูลเข้ากับพื้นผิวกระจกก่อน จากนั้นจึงเติมไคเนซิน-5 พร้อมกับไมโครทิวบูลอิสระในสารละลาย ทำให้สามารถปรับการทดสอบการเลื่อนของไมโครทิวบูลเพื่อแสดงให้เห็นว่าไคเนซิน-5 สามารถเชื่อมโยงไมโครทิวบูลสองเส้นเข้าด้วยกันและเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้ามได้ การทดลองนี้แสดงให้เห็นว่าไคเนซิน-5 สามารถทำหน้าที่ตามที่ได้เสนอไว้ในกระบวนการแบ่งเซลล์ได้จริง นั่นคือการเลื่อนไมโครทิวบูลที่วางตัวในทิศทางตรงกันข้ามในแกนแบ่งเซลล์ เพื่อศึกษาพฤติกรรมของโมเลกุลไคเนซิน-5 แต่ละตัว จึงได้ทำการทดสอบการเคลื่อนที่ของโมเลกุลเดี่ยวโดยการยึดไมโครทิวบูลเข้ากับพื้นผิวกระจก จากนั้นจึงเติมสารละลายไคเนซิน-5 เจือจางที่มีฟลูออโรฟอร์ติดอยู่ การจัดเตรียมการทดลองนี้ทำให้ผู้สังเกตสามารถติดตามโมเลกุลไคเนซิน-5 ที่แยกจากกันขณะที่พวกมัน "เดิน" ไปตามไมโครทิวบูล ซึ่งให้ข้อมูลไม่เพียงแต่เกี่ยวกับความเร็วเท่านั้น แต่ยังรวมถึง ความสามารถในการ เคลื่อนที่หลายขั้นตอนตามไมโครทิวบูลโดยไม่แยกตัวออกจากกันด้วย ไคเนซิน-5 ในการตั้งค่านี้แสดงให้เห็นถึงการเคลื่อนที่แบบสองทิศทาง ดังนั้นจึงสามารถ "เดิน" ได้ทั้งสองทิศทาง การเปลี่ยนทิศทางถูกควบคุมด้วยความแม่นยำสูง ในการทดสอบการเคลื่อนที่ของโมเลกุลเดี่ยว ความเร็วของไคเนซิน-5 คล้ายกับที่พบในการทดสอบการเลื่อนของไมโครทูบูล และพบว่ามอเตอร์มีการเคลื่อนที่แบบค่อยเป็นค่อยไป^{[ 63 ] [ 64 ] [ 65 ]}ในการทดลองกับดักแสง โมเลกุลของไคเนซิน-5 จะถูกยึดติดกับลูกปัดที่สามารถยึดไว้ได้ด้วยเลเซอร์ที่โฟกัสอย่างละเอียด เมื่อเคลื่อนลูกปัดเข้าใกล้ไมโครทูบูล ไคเนซินสามารถจับกับไมโครทูบูลและเริ่มก้าวเดิน ดึงลูกปัดตามไปด้วย เนื่องจากลูกปัดถูกยึดไว้ด้วยเลเซอร์ของกับดัก มันจึงทำหน้าที่เหมือนสปริงและออกแรงต้านการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าของไคเนซิน วิธีนี้ช่วยให้สามารถวัดแรงหยุดนิ่งได้ ซึ่งเป็นปริมาณแรงสูงสุดที่มอเตอร์สามารถออกแรงได้ก่อนที่จะหลุดออกจากไมโครทูบูล การทดลองกับดักแสงแสดงให้เห็นว่า Kinesin-5 สร้างแรงได้สูงสุด 7 พิโคนิวตันก่อนที่จะปล่อย แต่พฤติกรรมของมันแตกต่างจาก kinesin อื่นๆ ตรงที่ไม่มีระยะราบที่สังเกตได้ซึ่งมอเตอร์ "ดิ้นรน" ในการสร้างแรงสูงสุดก่อนที่จะปล่อย^{[ 66 ] [ 67 ]} การประมาณค่าจากข้อมูลจลนศาสตร์ชี้ให้เห็นว่าแรงสูงสุดที่สังเกตได้ในกับดักแสงที่สร้างขึ้นโดย Kinesin-5 นั้นเป็นค่าที่ประเมินต่ำเกินไป และในทางทฤษฎีแล้วมันสามารถออกแรงได้สูงสุดถึง 9 พิโคนิวตัน แม้ว่าจะต้องมีการทดลองเพิ่มเติมเพื่อทดสอบเรื่องนี้ก็ตาม

สารยับยั้ง KIF11 ได้รับการพัฒนาเป็นสารเคมีบำบัดในการรักษามะเร็ง ยาที่ยับยั้ง Kinesin-5 ของมนุษย์โดยเฉพาะเป็นทางเลือกแทน taxanes และ vinc alkaloids ที่กำหนดเป้าหมายไมโครทูบูล ซึ่งส่งผลต่อเซลล์ทั้งหมด และที่ใช้ในการรักษาทางคลินิกในปัจจุบัน การยับยั้ง Kinesin-5 ทำให้เซลล์หยุดการแบ่งตัวแบบไมโทซิส เกิดอะพอพโทซิส และสร้างแกนโมโนแอสเทอร์^{[ 68 ]}สารยับยั้ง KIF11 ตัวแรกคือmonastrolถูกค้นพบในการคัดกรองสารเคมีจากคลังสารประกอบที่สามารถซึมผ่านเซลล์ได้จำนวนมาก^{[ 22 ] [ 69 ]}ตั้งแต่นั้นมา มีการระบุสารยับยั้งแบบ allosteric มากกว่า 100 ชนิดในวรรณกรรมทางวิทยาศาสตร์ และมีประสิทธิภาพในการยับยั้ง Kinesin-5 ของมนุษย์ที่หลากหลาย^{[ 43 ] [ 70 ]}สารยับยั้ง KIF11 ทั่วไป ได้แก่:

• มอนาสโทรล^{[ 22 ] [ 25 ] [ 71 ]}
• เอส-ไตรทิล-แอล-ซิสเทอีน (STLC), ^{[ 24 ]}
• HR22C16, ^{[ 72 ]}และ
• CK0106023. ^{[ 73 ]}

สารยับยั้ง Kinesin-5 ของมนุษย์ส่วนใหญ่มีความจำเพาะ เนื่องจากจับกับ 'จุดร้อน' ของยา ซึ่งประกอบด้วยสารตกค้างจากเกลียว α2 และ α3 และลูป L5 ที่ยืดหยุ่นบนพื้นผิวของโดเมนมอเตอร์ ลูป L5 นี้มีความแปรผันของลำดับสูงในหมู่ออร์โธล็อกของ Kinesin-5 และไคเนซินอื่นๆ ภายในซูเปอร์แฟมิลี ลูป L5 ใน Kinesin-5 ของมนุษย์จะปิดรอบสารยับยั้งและจะเปิดออกเมื่อไม่มีสารยับยั้ง^{[ 74 ] [ 75 ]} การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเหล่านี้มีความสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงอื่นๆ ในบริเวณเร่งปฏิกิริยา มีการระบุตำแหน่งการจับสารยับยั้งอื่นๆ ในโดเมนมอเตอร์ของ Kinesin-5 ของมนุษย์^{[ 76 ] [ 77 ]}สำหรับสารยับยั้งที่จับกับช่อง L5 กลไกการยับยั้งคือการทำให้การปล่อย ADP จากบริเวณเร่งปฏิกิริยาช้าลง^{[ 78 ]}และยับยั้งการเคลื่อนที่แบบมีทิศทางที่ขึ้นอยู่กับ ATP ^{[ 79 ]} อย่างไรก็ตาม การเคลื่อนที่แบบแพร่กระจายที่ไม่เคยรู้จักมาก่อนของ Kinesin-5 ตามไมโครทูบูลถูกค้นพบเมื่อโมนาสโทรลยับยั้งโดเมนมอเตอร์^{[ 80 ]}

สารยับยั้งโมเลกุลขนาดเล็กไม่เพียงแต่เป็นเครื่องมือสำคัญในการทำความเข้าใจนาโนมอเตอร์ในเซลล์เท่านั้น แต่ยังมีศักยภาพในการใช้เป็นเครื่องมือในทางคลินิกอีกด้วย การยับยั้ง Kinesin-5 ของมนุษย์ทำให้เกิดการหยุดชะงักของการแบ่งเซลล์และส่งผลให้เกิดอะพอพโทซิสในเซลล์มะเร็งบางชนิด^{[ 81 ] [ 82 ]}และในแบบจำลองเนื้องอกของมนุษย์ที่ปลูกถ่ายในสัตว์ทดลอง^{[ 83 ]} ด้วยการศึกษาทางคลินิกเบื้องต้นที่น่าสนใจเหล่านี้ispinesib (SB-715992; Cytokinetics/GSK), SB-743921จาก Cytokinetics/GSK, ^{[ 84 ]} MK-0731จาก Merck, ^{[ 85 ]} filanesib (ARRY-520) (Array BioPharma) และlitronesib (LY2523355) (Eli Lilly) จึงได้เข้าสู่การทดลองทางคลินิก^{[ 86 ] [ 87 ] [ 88 ]} แม้ว่าสารยับยั้ง Kinesin-5 รุ่นที่สองจะประสบความสำเร็จมากกว่า แต่ก็ยังไม่มีตัวใดได้รับการพัฒนาและวางจำหน่ายอย่างเต็มรูปแบบในฐานะยารักษาโรคมะเร็ง

บทบาทของสารตกค้างเฉพาะในช่อง L5 (L5, α2 และ α3) ใน Kinesin-5 ของมนุษย์ได้รับการทดสอบแล้ว^{[ 26 ] [ 28 ] [ 89 ] [ 90 ]}แต่ยังไม่ได้รับการสำรวจอย่างเป็นระบบ เป้าหมายเริ่มต้นของการทดลองการกลายพันธุ์เหล่านี้คือการพิจารณาว่าสารตกค้างใดมีความสำคัญทางเภสัชวิทยามากที่สุดในการพัฒนายา ตัวอย่างเช่น การกลายพันธุ์ในยีน KIF11 ทำให้เซลล์ไมโทซิสมีความต้านทานต่อสารยับยั้ง เช่น monastrol และ STLC ^{[ 28 ] [ 91 ]}ตัวอย่างเช่น การกลายพันธุ์แบบจุดในช่องจับสารยับยั้ง R119A, D130A, L132A, I136A, L214A และ E215A ทำให้เกิดความต้านทานต่อ monastrol ในขณะที่การกลายพันธุ์ R119A, D130A และ L214A ทำให้เกิดความต้านทานต่อ STLC ตรงกันข้ามกับการทดลองการสูญเสียฟังก์ชัน การทดลองการเพิ่มฟังก์ชันโดยใช้ Drosophila Kinesin-5 แสดงให้เห็นว่าสารยับยั้งที่มุ่งเป้าไปที่ L5 ทั้งหมดไม่ได้สื่อสารแบบอัลโลสเตอริกในลักษณะเดียวกันภายในโดเมนมอเตอร์ Kinesin-5 ^{[ 30 ]}

วัตถุประสงค์ที่สองของการศึกษาการกลายพันธุ์คือการทำความเข้าใจว่าความต้านทานยาในเซลล์เกิดขึ้นได้อย่างไรจากการเปลี่ยนแปลงของสารตกค้างเพียงหนึ่งตัว การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ในช่องจับสารยับยั้งมีความสัมพันธ์กับการปรับเปลี่ยนโครงสร้างหรือการบิดของแผ่นเบต้ากลางของโดเมนมอเตอร์ Kinesin-5 ^{[ 28 ]} ด้วยวิธีนี้ ลูป L5 อาจสามารถควบคุมการจับนิวคลีโอไทด์ได้โดยตรง และการบิดของแผ่นเบต้าสามารถจัดการตำแหน่งการจับไมโครทูบูลที่อยู่ติดกันได้ นี่อาจอธิบายได้ว่าเซลล์มะเร็งสามารถดื้อยาต่อสารยับยั้ง KIF11 ได้อย่างรวดเร็วได้อย่างไร

นอกจากสารยับยั้งโมเลกุลขนาดเล็กแล้ว KIF11 ยังได้รับการสำรวจในฐานะเป้าหมายสำหรับการย่อยสลายโปรตีนแบบกำหนดเป้าหมายอีกด้วย Yan Feng, Michael Fan และเพื่อนร่วมงานได้รายงานในวารสารJournal of Clinical Oncology เกี่ยว กับการพัฒนา สารย่อยสลาย KIF11 ที่ดึงดูด เซเรบลอน (CRBN) ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกลยุทธ์สารประกอบแอนติบอดี-สารย่อยสลาย KIF11 (DAC) สำหรับการรักษามะเร็ง ในการศึกษาของพวกเขา สารย่อยสลายทำให้เกิดการย่อยสลาย KIF11 อย่างรวดเร็ว เพิ่ม ระดับ ฟอสโฟฮิสโตน H3ซึ่งสอดคล้องกับการหยุดชะงักของไมโทซิส และยับยั้งการเจริญเติบโตของเซลล์มะเร็ง DAC ที่รวมสารย่อยสลายยังทำให้เกิดการย่อยสลาย KIF11 ที่ขึ้นอยู่กับแอนติเจนและกิจกรรมต้านการแพร่กระจายในหลอดทดลองซึ่งชี้ให้เห็นถึงทางเลือกที่เป็นไปได้แทนสารยับยั้ง KIF11 แบบดั้งเดิม รายงานนี้ได้รับการนำเสนอใน การประชุมประจำปีของ American Society of Clinical Oncology (ASCO) ปี 2025 ^{[ 92 ]}

การกลายพันธุ์ของยีน KIF11 พบได้ทั่วไปในโรคมะเร็ง และมีการทดลองเกี่ยวกับสารยับยั้ง KIF11 อยู่หลายโครงการที่กำลังดำเนินการอยู่

การกลายพันธุ์ของยีน KIF11 ในเซลล์สืบพันธุ์ทำให้เกิดภาวะศีรษะเล็กโดยมีหรือไม่มีภาวะจอประสาทตาผิดปกติ ภาวะบวมน้ำเหลือง หรือภาวะปัญญาอ่อน ( MCLMR ) ^{[ 93 ]}กลุ่มอาการนี้พบได้ในรูปแบบโรคทางพันธุกรรมแบบเด่นที่แสดงออกได้หลากหลาย แต่ก็อาจเกิดขึ้นเองได้เช่นกัน ลักษณะเด่นคือภาวะศีรษะเล็กตั้งแต่เล็กน้อยถึงรุนแรง มักเกี่ยวข้องกับพัฒนาการล่าช้า ความผิดปกติทางสายตา และภาวะบวมน้ำเหลือง โดยปกติจะเกิดขึ้นที่หลังเท้า การประเมินลักษณะทางฟีโนไทป์ของผู้ป่วย (n = 87) พบว่ามีภาวะศีรษะเล็ก 91% ความผิดปกติทางสายตา 72% ภาวะปัญญาอ่อน 67% และภาวะบวมน้ำเหลือง 47% ของผู้ป่วย ผู้ที่เป็นพาหะแต่ไม่แสดงอาการนั้นพบได้น้อย (4 ใน 87: 5%) ประวัติครอบครัวไม่ใช่ข้อกำหนดสำหรับการวินิจฉัย 31% (16 ใน 52) เป็นกรณีที่เกิดขึ้นใหม่ กรณีที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมทั้งหมด และ 50% ของกรณีที่เกิดขึ้นเองของ MCLMR เกิดจากการกลายพันธุ์ของยีน KIF11 ในเซลล์สืบพันธุ์^{[ 94 ]}