鸢尾素是一种由运动诱导的肌因子，以希腊神话中彩虹女神Iris命名。它源自前体蛋白纤连蛋白III型结构域含蛋白5（FNDC5）。运动时肌肉收缩使得过氧化物酶体增殖物激活受体PGC-1α的表达增加，导致FNDC5蛋白的产生，在血液中裂解为鸢尾素。FNDC5/鸢尾素具有预防和治疗各种不同的慢性疾病，包括肥胖、2型糖尿病、骨代谢、心血管疾病和神经退行性疾病等。

FNDC5/鸢尾素在运动和大脑中的作用图，doi: 10.1016/j.pcad.2019.02.007

FNDC5/鸢尾素结构

FNDC5是一种跨膜糖蛋白，包含209个氨基酸残基，由三部分构成：信号肽、纤连蛋白III（FNIII）结构域和C末端结构域。具体包括：N末端信号序列（29个氨基酸），FNIII结构域（细胞外鸢尾素的主要部分，94个氨基酸）、连接肽（28个氨基酸）、跨膜结构域（19个氨基酸）和细胞质结构域（39个氨基酸）。鸢尾素含有112个氨基酸，以同型二聚体形式存在，连续的β-折叠相互作用形成二聚体的核心，其晶体结构显示出FNIII结构域的典型结构。它有两个N-糖基化位点，位于Asn-7和Asn-52位点。

FNDC5结构和鸢尾素形成的示意图，doi: 10.3390/molecules27031118

鸢尾素肽在测序的所有哺乳动物物种中都高度保守，人、小鼠、大鼠和牛中100%相同，在鸡中仅存在3个保守取代，在鱼类中差异更大，而FNDC5基因在两栖动物中完全缺失。FNDC5是一个高度保守的基因，有一个显著的例外：人类FNDC5基因有一个突变的起始密码子ATA，该密码子在任何其他物种中都不保守。FNDC5和鸢尾素在许多组织中表达，如骨骼肌、胰腺、肝脏和大脑，特别是在海马和下丘脑中，对记忆和认知很重要。

FNDC5/鸢尾素通过多种细胞内信号传导途径发挥其生物学功能。

（1）MAPK信号通路。FNDC5/鸢尾素在体内引发的主要功能是由p38和ERK1/2信号传导介导的，这不仅导致白色脂肪细胞褐变，还诱导神经细胞分化、骨细胞增殖、肌肉葡萄糖摄取以及胰岛素抵抗降低。

FNDC5/鸢尾素通过MAPK信号通路的生理作用示意图，doi: 10.3390/molecules27031118

（2）一些其他信号级联，如AMPK通路、PI3K/AKT和STAT3/Snail通路，介导FNDC5/鸢尾素的一些其他重要功能。AMPK和PI3K/AKT通路介导其在增殖、抗炎和抗转移活性中的作用。FNDC5/鸢尾素激活AMPK通路并下调mTOR通路，从而抑制胰腺癌细胞的生长，从而抑制胰腺癌细胞的上皮-间质转化（EMT）；刺激cAMP/PKA/CREB通路，从而调节神经元可塑性并预防记忆障碍；还可以通过激活Wnt表达并抑制转录因子来抑制脂肪生成。

FNDC5/鸢尾素通过MAP激酶信号传导以外的途径进行生理活动的示意图，doi: 10.3390/molecules27031118

目前，鸢尾素的受体尚未完全确定。但是有研究表明，大多数整合素复合物，包括整合素β1-α1，都显示出与鸢尾素的显著结合，其中αV/β5整合素显示出最高的结合亲和力。当αV整合素受到化学抑制时，骨和脂肪细胞中鸢尾素的信号传导和功能被阻断。因此，尽管尚未确定鸢尾素的特定受体，但它可通过骨和脂肪组织中的αV/β5整合素发挥作用。整合素受体的一个问题是无法利用鸢尾素的二聚结构。因此，鸢尾素二聚体只能结合单个整合素。

脂肪组织分为白色脂肪组织（WAT）和棕色脂肪组织（BAT）。当进行有氧运动或寒冷引起的颤抖时，FNDC5/鸢尾素上调通过增加WAT中PGC-1α等产热基因的表达来诱导其褐变，活化的BAT通过吸收过量的能量底物（脂肪酸或葡萄糖）以热量的形式耗散能量，从而改善肥胖和2型糖尿病（T2DM）。体外研究显示，WAT褐变是鸢尾素通过p38MAPK和ERK MAPK信号传导诱导的。向饮食诱导肥胖（DIO）小鼠注射重组鸢尾素，可激活产热基因表达并使皮下WAT褐变，从而减轻体重并改善血糖新陈代谢。大多数研究表明，DIO或T2DM患者的鸢尾素表达显着低于正常人。还有研究称，鸢尾素通过促进胰腺β细胞功能改善肝脏葡萄糖和脂质代谢，有助于改善胰岛素抵抗和T2DM。

鸢尾素的分泌及其在脂肪褐变中的作用图，doi: 10.3390/molecules27031118

骨组织中，成骨细胞谱系中的FNDC5/鸢尾素缺失导致小鼠骨密度降低、骨发育和矿化延迟，FNDC5敲除（KO）小鼠骨强度和质量低于野生型小鼠，同样，FNDC5/鸢尾素KO也完全阻断卵巢切除诱导的骨细胞骨质溶解和小梁骨丢失。鸢尾素可以激活成骨基因表达并诱导骨形成，刺激成骨细胞生成和抑制破骨细胞分化建立“新平衡”来保护骨微结构，强力抑制骨细胞凋亡来预防骨质流失和骨质疏松症。

鸢尾素在肌肉骨骼中作用的潜在机制信号通路图，doi: 10.3389/fendo.2022.962968

FNDC5/鸢尾素作为一种能够改善认知、学习和记忆功能的新型治疗因子，已在脑缺血、中风和焦虑引起的脑损伤中得到证实。RNA干扰（RNAi）介导的FNDC5敲低可减少脑源性神经营养因子（BDNF）。而用腺病毒传递FNDC5来增加血液中的鸢尾素水平，会增加BDNF和其他神经保护因子的表达。FNDC5 KO小鼠齿状回神经元（海马的一部分）形态和功能异常，突变小鼠的认知功能明显受到抑制。AD模型中，海马和脑脊液中FNDC5/鸢尾素表达降低。抑制大脑中的FNDC5会损害小鼠的记忆系统，并阻断体育锻炼对突触可塑性和记忆的神经保护作用。相反，AD小鼠中鸢尾素水平的增加改善了突触可塑性和记忆力。

FNDC5/鸢尾素对老年痴呆和认知的影响图，doi: 10.3389/fnagi.2022.863901

FNDC5/鸢尾素在癌症发生和预防中的作用受到广泛关注。鸢尾素诱导癌细胞分裂停滞并抑制细胞生长。鸢尾素通过抑制PI3K/Akt和STAT3介导的Snail/EMT通路来抑制肿瘤细胞的增殖、迁移和侵袭。此外，鸢尾素还通过AMPK/mTOR途径诱导G1或G/M细胞周期阻滞，从而抑制肿瘤生长。总之，鸢尾素在癌症治疗方面具有广阔的应用前景。

心血管疾病（CVD）是人类死亡的主要原因，经常锻炼可以降低其风险，而鸢尾素可能在其中发挥着至关重要的作用。研究发现，CVD患者体内鸢尾素的表达量明显低于健康人。动脉粥样硬化患者中鸢尾素的含量明显低于正常对照者，补充鸢尾素对治疗和改善动脉粥样硬化有显著效果。FNDC5/鸢尾素可以激活内皮细胞表面的整合素αVβ5。AMPK作为维持能量平衡和线粒体止血的关键能量传感器，介导FNDC5/鸢尾素对线粒体自噬、氧化应激和线粒体生物合成的影响，从而改善心肌肥厚、心肌梗死、动脉粥样硬化等心脏疾病。这体现了经常运动对心脏健康的保护作用。

总之，鸢尾素是一种多功能蛋白质，具有有益的健康作用，FNDC5/鸢尾素的未来非常令人兴奋，期待更多的研究来调查和测试这种重要肌因子的治疗应用。此外，迫切需要有效的测定方法来定量循环鸢尾素。FNDC5敲除小鼠可能提供一个极好的工具来测试和验证血浆鸢尾素的测定。

强耀生物15年来致力于为研究学者们提供多肽、蛋白和抗体等一站式服务，如本文相关的鸢尾素肽和FNDC5蛋白，附网址：

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