Cell Rep │ 史隽课题组推断出3个全新的HDAC4酶活性底物及其在肌肉萎缩症中的重要作用

核酸质去乙酰转化肽（HDAC， histone deacetylase）是癌症本品生产行业的热点。在人类之前存在18种不尽相同的HDAC，可以进一步拆分为4类：I类HDAC（HDAC1、2、3和8）主要存在于核糖体之前，主要系统是给核酸质容甲基。II类HDAC进一步分为：IIa类（HDAC4、5、7和9）和IIb类（HDAC6和10）。IV类HDAC11颇为少在脑部，肾和睾丸之前表达出来。III类HDAC与酵母蛋白质SIR2无关，采用NAD+而不是常见的肽促总共作用于剂Zn2+。与传统的I类HDAC不尽相同，II类HDAC并不是核酸质容甲基肽。这类HDAC的肽活性区的一个重要——酪氨酸（tyrosine）被组氨酸（histidine）取代，因而针对核酸质的容甲基肽活性比I类HDAC低1000多倍。因此，II类HDAC被认作并不是一个有活性的肽，而是一个结构蛋白质，通过相结合其他蛋白质起抑制作用。一个盛行的系统性方法是，II类HDAC可以识别特定序列里酪氨酸（lysine）的甲基；也，相结合上以后可以招募别的蛋白质，比如I类HDAC之前的HDAC3。HDAC3可以提供II类HDAC缺少的去甲基肽活性，并且还可以继续相结合NCoR/SMRT核苷酸总共消除复合物，从而冲击基因组核苷酸。另一个主要系统性方法是，II类HDAC可以相结合一些核苷酸遗传物质（例如myocyte enhancer factor 2， MEF2），从而消除这些核苷酸遗传物质适度的基因组核苷酸。然而只是因为II类HDAC对核酸质的肽活性大大降低，就认为II类HDAC无法肽活性的推论是不有条理的。质谱系统性全细胞蛋白质的甲基；也找到有很多氨基酸都可以被甲基转化。这些氨基酸不颇为少颇为少包括核糖体内的蛋白质，除此以外线粒体和细胞内里的蛋白质等。另外，生物体并无法核酸质，但是在生物体里，也找到有很多蛋白质可以被甲基；也。这些证据都只不过了II类HDAC很有显然还是有肽活性的，质子化是与核酸质不尽相同的其他氨基酸。一个很好的例子就是IIb类HDAC6的质子化之一是线粒体之前的细胞骨架蛋白质。然而到目前为止，只有非常少的IIa类HDAC的质子化被找到，大部份还是通过过表达出来的法则证明的，未必是正常的病理状况下的真正的质子化。HDAC4属于IIa类HDAC，在肠道脂质之前，对多种诱导肌肉组织消退的刺激反应后，HDAC4的表达出来用量会增高。在因为衰引来的肌肉组织消退症之前，HDAC4在人类或者肠道肌肉组织之前的表达出来用量也会增高。HDAC4手脚敲除 (constitutive whole body knockout) 的肠道在生于以后便因为骨骼发育异常而死亡。组织起来特异的HDAC4基因组敲除的肠道的数据推断HDAC4在正常的病理状况下不是必须的，但是在负面冲击或者生病的状况下，它会有最初系统。因此，进一步明白癌症情况下下HDAC4的分子靶标但会建起最初治疗同样。2019年10月15日，提在制药一些公司美国生产之前心的史衷课题组在Cell Reports刊登篇文章HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain， PGC-1α， and Hsc70的短文，通过新生产的强效的IIa类HDAC特异的大分子消除剂，相结合基因组敲除的手段，找到了三个全最初HDAC4肽质子化：肌球蛋白质重链 (myosin hey chain isoforms，MyHC)，PGC-1α和热激蛋白质70 (Hsc70)，同时还系统性了HDAC4催转化这些质子化的病理学意义。过去的很多针对IIa类HDAC的研究课题大部份是通过消除基因组表达出来的法则来借助的。但是基因组不表达出来，导致整个蛋白质表达出来减少，并不必区分这类蛋白质作为肽或者是结构性蛋白质的系统。而目前刊登的广谱的HDAC肽活性的大分子消除剂，例如TSA， vorinostat (也叫SAHA)， 其实都只能消除I类HDAC，对IIa类HDAC大体无法活性。一个由Tempero Pharmaceuticals开发的叫做叫TMP195的大分子，算是针对IIa类HDAC非常特异的大分子消除剂，但是它对IIa类HDAC的EC50大约在0.2 μM左右，活性并不很高。为了能够更是好的研究课题IIa类HDAC的系统，提在一些公司生产出一个新颖的IIa类HDAC消除剂 --- NVS-HD1，颇为强效，EC50 < 1nM。NVS-HD1的同样性也很强，对于I类HDAC的EC50 都超过了1 μM。另外的两个大分子，NVS-HD2和NVS-HD3是同系列转化合物的早期的消除剂。采用这些特异的IIa类HDAC消除剂，相结合传统的基因组knockdown 或者knockout，史衷课题组找到了三个HDAC4 (也显然是别的IIa类HDAC) 的质子化。HDAC4可以去除MyHC上的甲基。MyHC是导致肌肉组织收缩的sarcomere的主要成分。消除 HDAC4可以增高细胞内MyHC的用量，并且在细胞和肠道之前消除由低剂用量（dexamethasone）和神经缺少引来的MyHC的氨基酸损失。一个2010年的报道认为脂质之前HDAC4的敲除可以消除能降解MyHC的E3泛素连接肽MuRF1的基因组核苷酸，从而防止由于去神经引来的肌肉组织消退。而这书评揭示了一种不尽相同的机制 --- 同样适度MyHC蛋白质。HDAC4过表达出来会导致MyHC的降解，而肽活性缺少的D840N突变体则不必。即使MuRF1过表达出来后，IIa类HDAC消除剂也足以阻止MyHC的降解。因而显然的机理是，HDAC4被消除后，MyHC上的酪氨酸被乙酰转化，所以不必被MuRF1加上泛素，也就不会被泛素蛋白质体系统降解。MyHC是脂质之前的重要蛋白质，保持MyHC的蛋白质用量就可以防止肌肉组织消退，并且保持肌肉组织收缩系统。相似的机理也适用于HDAC4的另一个质子化 --- PGC-1α。在肌肉组织特异性PGC-1α转基因组肠道之前，PGC-1α的mRNA增高了> 10倍，而氨基酸颇为少增高？3倍，部份原因是PGC-1α会被便降解（t1/2？15分钟）。NVS-HD1不颇为少可以在细胞之前而且可以在啮齿类动物之前增高PGC-1α蛋白质高水平，却不显着冲击PGC-1α mRNA高水平。NVS-HD1增高的PGC-1α氨基酸的用量也是？3倍，和转基因组肠道类似。在失神经的肠道肌肉组织之前，即使PGC-1α mRNA高水平明显降低，HDAC4敲除或IIa类HDAC消除剂也能阻止PGC-1α蛋白质的减少。消除所有的 IIa类HDAC比原则上的HDAC4缺少效果更是明显，与细胞内辨别到的PGC-1α可以和所有的IIa类HDAC（I类HDAC不行）同样相结合的结果相符合，只不过了IIa类HDAC间可以互补抑制作用。PGC-1α是新陈代谢和细胞内产生闭环之前的重要核苷酸总共作用于遗传物质。过表达出来PGC-1α的肠道展示出出缓解的细胞内系统，类似于运动后的变转化。因此NVS-HD1显然在细胞内癌症或者其他新陈代谢癌症之前把握重要的抑制作用。这书评也找到HDAC4可以和Hsc70同样相结合，并且可以去掉Hsc70的第128位酪氨酸的甲基；也。当HDAC4的肽活性被消除以后，乙酰转化的Hsc70就不必很好的相结合低剂用量的特异性。但是只有与Hsc70和Hsp90相结合的低剂用量的特异性，才是被完全作用于的可以相结合低剂用量的情况下。因而IIa类HDAC消除剂可以消除低剂用量和特异性相结合，从而防止由它引来的肌肉组织消退。Hsc70是许多客户蛋白质行使正常系统所须要的分子性伴侣，因此其他重要途径也显然受HDAC4的适度。除此以外，这书评还找到HDAC3，MEF2并不必和HDAC4同样相结合。IIa类HDAC消除剂也并无法冲击MEF2适度的基因组的表达出来。过去提出的IIa类HDAC作为结构性蛋白质的工作机理似乎在脂质之前并不正确。原始出处: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