Cell Rep │ 史隽课题组揭示3个全新的HDAC4双链底物及其在肌肉萎缩症中的重要作用

脱氧核糖核酸去乙酰本土化蛋白酶（HDAC， histone deacetylase）是癌症药物研制行业的版块。在人类当中存在18种不尽相同的HDAC，可以全面细分为4类：I类HDAC（HDAC1、2、3和8）主要存在于真核细胞核当中，主要新功能是给脱氧核糖核酸容胺基。II类HDAC全面分为：IIa类（HDAC4、5、7和9）和IIb类（HDAC6和10）。IV类HDAC11数在脊髓，肾和睾丸当中强调。III类HDAC与酵母肽SIR2相关，使用NAD+而不是常用的蛋白酶促共抑止剂Zn2+。与宗教性的I类HDAC不尽相同，II类HDAC非常是脱氧核糖核酸容胺基蛋白酶。这类HDAC的蛋白蛋白酶区的一个最主要——嘧啶（tyrosine）被谷氨酸（histidine）取代，因而针对脱氧核糖核酸的容胺基蛋白蛋白酶比I类HDAC低1000多倍。因此，II类HDAC被普遍认为非常是一个有活性的蛋白酶，而是一个结构肽，通过相辅相成其他肽起功用。一个流行的假说是，II类HDAC可以识别特定序列那时候赖氨酸（lysine）的胺基结构上，相辅相成上日后可以雇用别的肽，比如I类HDAC当中的HDAC3。HDAC3可以提供II类HDAC缺少的去胺基蛋白蛋白酶，并且还可以继续相辅相成NCoR/SMRT激活共诱发复合物，从而影响性状激活。另一个主要假说是，II类HDAC可以相辅相成一些激活特异性（例如myocyte enhancer factor 2， MEF2），从而诱发这些激活特异性调控的性状激活。然而只是因为II类HDAC对脱氧核糖核酸的蛋白蛋白酶高得多，就认为II类HDAC从未蛋白蛋白酶的确实是不严谨的。铯分析全真核细胞肽的胺基结构上推断造出有很多肽质都可以被胺基本土化。这些肽质不数数有数真核细胞核内的肽，有数真核核糖体和磷酸本土化那时候的肽等。另外，细菌并从未脱氧核糖核酸，但是在细菌那时候，也推断造出有很多肽可以被胺基结构上。这些证据都暗示了II类HDAC很不太可能还是有蛋白蛋白酶的，位点是与脱氧核糖核酸不尽相同的其他肽质。一个不错的值得注意就是IIb类HDAC6的位点之一是真核核糖体当中的微管肽。然而到此前，只有很少的IIa类HDAC的位点被推断造出，大部分还是通过过强调的步骤证明的，非常一定是但但会的生态因素生态下的无论如何的位点。HDAC4属于IIa类HDAC，在毒素大脊髓当中，对多种抑止神经变小的兴奋重排后，HDAC4的强调需求量但会上升。在因为衰引来的神经变小症当中，HDAC4在人类或者毒素神经当中的强调需求量也但会上升。HDAC4全身敲除 (constitutive whole body knockout) 的毒素在外祖父日后之后因为骨骼胚胎异常而死亡。组织性特异的HDAC4性状敲除的毒素的数据推断HDAC4在但但会的生态因素生态下不是必须的，但是在压力或者生病的生态下，它但会有一另行新功能。因此，全面理解癌症精神状态下HDAC4的大分子靶标则但会修筑一另行治疗同样。2019年10年初15日，提在制剂一些公司美国研制当中心的史澹课题组在Cell Reports刊载题为HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain， PGC-1α， and Hsc70的文章，通过另行研制的正因如此的IIa类HDAC特异的小大分子诱发剂，相辅相成性状敲除的手段，推断造出了三个全一另行HDAC4蛋白酶位点：肌球肽重链 (myosin hey chain isoforms，MyHC)，PGC-1α和热激肽70 (Hsc70)，同时还分析了HDAC4裂解这些位点的生态因素学象征意义。以前的很多针对IIa类HDAC的深入研究大部分是通过诱发性状强调的步骤来实现的。但是性状不强调，造成了整个肽强调提高，非常但会对应这类肽作为蛋白酶或者是结构性肽的新功能。而现有刊载的抗病毒的HDAC蛋白蛋白酶的小大分子诱发剂，例如TSA， vorinostat (也叫SAHA)， 其实都只能诱发I类HDAC，对IIa类HDAC基本从未活性。一个由Tempero Pharmaceuticals开发的叫作叫TMP195的小大分子，算是针对IIa类HDAC比较特异的小大分子诱发剂，但是它对IIa类HDAC的EC50大约在0.2 μM左右，活性非常很低。为了能够更高的深入研究IIa类HDAC的新功能，提在一些公司研制造出一个另行颖的IIa类HDAC诱发剂 -- NVS-HD1，比较正因如此，EC50 < 1nM。NVS-HD1的同样性也很强，对于I类HDAC的EC50 都超过了1 μM。另外的两个小大分子，NVS-HD2和NVS-HD3是同系列本土化合物的早期的诱发剂。使用这些特异的IIa类HDAC诱发剂，相辅相成宗教性的性状knockdown 或者knockout，史澹课题组找到了三个HDAC4 (也可能是别的IIa类HDAC) 的位点。HDAC4可以去除MyHC上的胺基。MyHC是造成了神经收缩的sarcomere的主要成分。诱发 HDAC4可以上升真核细胞内MyHC的需求量，并且在真核细胞和毒素当中诱发由糖皮质激素（dexamethasone）和大脊髓缺少引来的MyHC的肽质损俱。一个2010年的报道认为大脊髓当中HDAC4的敲除可以诱发能过氧本土化物MyHC的E3泛素连接蛋白酶MuRF1的性状激活，从而卫生保健由于去大脊髓引来的神经变小。而这篇文章揭示了一种不尽相同的机制 -- 反之亦然调控MyHC肽。HDAC4过强调但会造成了MyHC的过氧本土化物，而蛋白蛋白酶缺少的D840N突变体则不但会。即使MuRF1过强调后，IIa类HDAC诱发剂也足以阻止MyHC的过氧本土化物。因而可能的机理是，HDAC4被诱发后，MyHC上的赖氨酸被乙酰本土化，所以不但会被MuRF1加上泛素，也就不但会被泛素肽体系统过氧本土化物。MyHC是大脊髓当中的最主要肽，保持MyHC的肽需求量就可以卫生保健神经变小，并且保持神经收缩新功能。相似的机理也适用于HDAC4的另一个位点 -- PGC-1α。在神经特异性PGC-1α转性状毒素当中，PGC-1α的mRNA上升了> 10倍，而肽质数上升？3倍，部分原因是PGC-1α但会被之后过氧本土化物（t1/2？15分钟）。NVS-HD1不数可以在真核细胞当中而且可以在毒素当中上升PGC-1α肽技术水平，却不显着影响PGC-1α mRNA技术水平。NVS-HD1上升的PGC-1α肽质的需求量也是？3倍，和转性状毒素十分相似。在俱大脊髓的毒素神经当中，即使PGC-1α mRNA技术水平突出降低，HDAC4敲除或IIa类HDAC诱发剂也能阻止PGC-1α肽的提高。诱发所有的 IIa类HDAC比单独的HDAC4缺少视觉效果更突出，与真核细胞内通过观察到的PGC-1α可以和所有的IIa类HDAC（I类HDAC不行）反之亦然相辅相成的结果相符合，暗示了IIa类HDAC二者之间可以互补功用。PGC-1α是新陈代谢和磷酸本土化产生闭环当中的最主要激活共抑止特异性。过强调PGC-1α的毒素观感造出改善的磷酸本土化新功能，十分相似于运动后的波动。因此NVS-HD1可能在磷酸本土化癌症或者其他新陈代谢癌症当中发挥最主要的功用。这篇文章也推断造出HDAC4可以和Hsc70反之亦然相辅相成，并且可以改成Hsc70的第128位赖氨酸的胺基结构上。当HDAC4的蛋白蛋白酶被诱发日后，乙酰本土化的Hsc70就不但会不错的相辅相成糖皮质激素的酶。但是只有与Hsc70和Hsp90相辅相成的糖皮质激素的酶，才是被无论如何抑止的可以相辅相成糖皮质激素的精神状态。因而IIa类HDAC诱发剂可以诱发糖皮质激素和酶相辅相成，从而卫生保健由它引来的神经变小。Hsc70是许多客户肽行使但但会新功能所必需的大分子伴侣，因此其他最主要途径也可能深受HDAC4的调节。正因如此，这篇文章还推断造出HDAC3，MEF2非常但会和HDAC4反之亦然相辅相成。IIa类HDAC诱发剂也并从未影响MEF2调控的性状的强调。以前提造出的IIa类HDAC作为结构性肽的工作机理似乎在大脊髓当中非常错误。零碎造出处: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