Cell Rep │ 史隽课题组揭示3个全新的HDAC4酶活性底物及其在肌肉萎缩症中的重要主导作用

鸟嘌呤质去选择性蛋白酶（HDAC， histone deacetylase）是癌症药品研发领域的同类型。在本能中的假定18种相异的HDAC，可以再进一步细分为4类：I类HDAC（HDAC1、2、3和8）主要假定于细胞核中的，主要也就是说功能是给鸟嘌呤质干乙基。II类HDAC再进一步分为：IIa类（HDAC4、5、7和9）和IIb类（HDAC6和10）。IV类HDAC11极为少在脑，消化时道和睾丸中的显然。III类HDAC与酵母氨基酸SIR2特别，使用NAD+而不是近似于的蛋白酶促总计激活剂Zn2+。与传统的I类HDAC相异，II类HDAC并不是鸟嘌呤质干乙基蛋白酶。这类HDAC的蛋白蛋白酶第一区的一个最重要——乙酰（tyrosine）被组氨酸（histidine）取而代之，因而针对鸟嘌呤质的干乙基蛋白蛋白酶比I类HDAC低1000多倍。因此，II类HDAC被普遍相信并不是一个有活性的蛋白酶，而是一个本体氨基酸，通过紧密结合其他氨基酸起起着。一个流行的原理是，II类HDAC可以定位特定基因序列那时候赖氨酸（lysine）的乙基润色，紧密结合上自此可以招揽别的氨基酸，比如I类HDAC中的的HDAC3。HDAC3可以备有II类HDAC缺失的去乙基蛋白蛋白酶，并且还可以继续紧密结合NCoR/SMRT核苷酸总计抑制起着复合体，从而阻碍等位基因核苷酸。另一个主要原理是，II类HDAC可以紧密结合一些核苷酸特异性（例如myocyte enhancer factor 2， MEF2），从而抑制起着这些核苷酸特异性抑制起着的等位基因核苷酸。然而只是因为II类HDAC对鸟嘌呤质的蛋白蛋白酶很低，就相信II类HDAC从未蛋白蛋白酶的推论是不条理的。质谱分析正因如此细胞氨基酸的乙基润色找到有很多氨基酸质都可以被乙基化时。这些氨基酸质不极为少极为少包含细胞核内的氨基酸，还包含钙离子和肝细胞那时候的氨基酸等。另外，微生物并从未鸟嘌呤质，但是在微生物那时候，也找到有很多氨基酸可以被乙基润色。这些证据都显然了II类HDAC很有意味著还是有蛋白蛋白酶的，自由基物是与鸟嘌呤质相异的其他氨基酸质。一个良好的例子就是IIb类HDAC6的自由基物之一是钙离子中的的微管氨基酸。然而到目前为止，只有极为少极为少的IIa类HDAC的自由基物被找到，基本上还是通过过显然的步骤断定的，一般来说是也就是说的认知生态系统下的真正的自由基物。HDAC4归入IIa类HDAC，在果蝇脑组织中的，对多种其会神经萎缩的刺激自由基后，HDAC4的显然存量会减低。在因为衰引致的神经萎缩症中的，HDAC4在本能或者果蝇神经中的的显然存量也会减低。HDAC4正因如此身敲除 (constitutive whole body knockout) 的果蝇在出新生自此慢慢地因为骨骼发育持续性而死亡。组织性特异的HDAC4等位基因敲除的果蝇的数据显示HDAC4在也就是说的认知生态系统下不是需要的，但是在压力或者病危的生态系统下，它会有在此之后也就是说功能。因此，再进一步明白病因静止状态下HDAC4的分子靶标意味著会开辟在此之后疗法选择。2019年10月15日，特为三洋公司英美两国研发中的心的史隽课题组在Cell Reports发表题为HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain， PGC-1α， and Hsc70的文章，通过新研发的除此以外的IIa类HDAC特异的核酸类固醇，紧密结合等位基因敲除的手段，找到了三个正因如此在此之后HDAC4蛋白酶自由基物：肌球氨基酸重链 (myosin hey chain isoforms，MyHC)，PGC-1α和热激氨基酸70 (Hsc70)，同时还分析了HDAC4催化时这些自由基物的认知学意义。过去的很多针对IIa类HDAC的研究课题基本上是通过抑制起着等位基因显然的步骤来实现的。但是等位基因不显然，导致整个氨基酸显然减缓，并不必第一区分这类氨基酸作为蛋白酶或者是本体性氨基酸的也就是说功能。而目前发表的曾三度的HDAC蛋白蛋白酶的核酸类固醇，例如TSA， vorinostat (也叫SAHA)， 其实都根本无法抑制起着I类HDAC，对IIa类HDAC也就是说从未活性。一个由Tempero Pharmaceuticals开发计划的叫做叫TMP195的核酸，算是针对IIa类HDAC比较特异的核酸类固醇，但是它对IIa类HDAC的EC50至少在0.2 μM约，活性并不很低。为了能够更高的研究课题IIa类HDAC的也就是说功能，特为公司研发出新一个新颖的IIa类HDAC类固醇 --- NVS-HD1，极为除此以外，EC50 < 1nM。NVS-HD1的选择性也很强，对于I类HDAC的EC50 都超过了1 μM。另外的两个核酸，NVS-HD2和NVS-HD3是同系列化时合物的早期的类固醇。使用这些特异的IIa类HDAC类固醇，紧密结合传统的等位基因knockdown 或者knockout，史隽课题组找到了三个HDAC4 (也意味著是别的IIa类HDAC) 的自由基物。HDAC4可以去除MyHC上的乙基。MyHC是导致神经收缩的sarcomere的主要成分。抑制起着 HDAC4可以减低钙离子MyHC的存量，并且在细胞和果蝇中的抑制起着由低剂存量（dexamethasone）和神经缺失引致的MyHC的氨基酸质损失。一个2010年的报道相信脑组织中的HDAC4的敲除可以抑制起着能分解MyHC的E3泛素连接蛋白酶MuRF1的等位基因核苷酸，从而预防措施由于去神经引致的神经萎缩。而这短文揭示了一种相异的机制 --- 并不需要抑制起着MyHC氨基酸。HDAC4过显然会导致MyHC的分解，而蛋白蛋白酶缺失的D840N突变体则不必。即使MuRF1过显然后，IIa类HDAC类固醇也足以阻止MyHC的分解。因而意味著的机理是，HDAC4被抑制起着后，MyHC上的赖氨酸被选择性，所以不必被MuRF1加上泛素，也就不会被泛素氨基酸体系统分解。MyHC是脑组织中的的最重要氨基酸，保持MyHC的氨基酸存量就可以预防措施神经萎缩，并且保持神经收缩也就是说功能。相似的机理也适用于HDAC4的另一个自由基物 --- PGC-1α。在神经特异性PGC-1α转等位基因果蝇中的，PGC-1α的mRNA减低了> 10倍，而氨基酸质极为少减低？3倍，以外原因是PGC-1α会被慢慢地分解（t1/2？15分钟）。NVS-HD1不极为少可以在细胞中的而且可以在大鼠中的减低PGC-1α氨基酸水平，却不显着阻碍PGC-1α mRNA水平。NVS-HD1减低的PGC-1α氨基酸质的存量也是？3倍，和转等位基因果蝇近似于。在失神经的果蝇神经中的，即使PGC-1α mRNA水平微小降低，HDAC4敲除或IIa类HDAC类固醇也能阻止PGC-1α氨基酸的减缓。抑制起着所有的 IIa类HDAC比之外的HDAC4缺失效果更微小，与钙离子注意到到的PGC-1α可以和所有的IIa类HDAC（I类HDAC不行）并不需要紧密结合的结果相符合，显然了IIa类HDAC两者之间可以互补起着。PGC-1α是葡萄糖和肝细胞激发移动式中的的最重要核苷酸总计激活特异性。过显然PGC-1α的果蝇表现出新提高的肝细胞也就是说功能，近似于于运动后的转变。因此NVS-HD1意味著在肝细胞病因或者其他葡萄糖病因中的发挥最重要的起着。这短文也找到HDAC4可以和Hsc70并不需要紧密结合，并且可以去掉Hsc70的第128位赖氨酸的乙基润色。当HDAC4的蛋白蛋白酶被抑制起着自此，选择性的Hsc70就不必良好的紧密结合低剂存量的深细胞因子。但是只有与Hsc70和Hsp90紧密结合的低剂存量的深细胞因子，才是被完正因如此激活的可以紧密结合低剂存量的静止状态。因而IIa类HDAC类固醇可以抑制起着低剂存量和深细胞因子紧密结合，从而预防措施由它引致的神经萎缩。Hsc70是许多客户氨基酸行使也就是说也就是说功能所前提的分子夫妻，因此其他最重要途径也意味著深受HDAC4的缓冲。除此以外，这短文还找到HDAC3，MEF2并不必和HDAC4并不需要紧密结合。IIa类HDAC类固醇也并从未阻碍MEF2抑制起着的等位基因的显然。过去设想在此之后IIa类HDAC作为本体性氨基酸的工作机理似乎在脑组织中的并不正确。零碎出新处:M.Cadena1,JiangZhu1,ChikwenduIbebunjo1,et al.HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain, PGC-1α, and Hsc70Author links open overlay panel.ce11 rep.Volume 29, Issue 3, 15 October 2019, Pages 749-763.e12