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极其重要作用

鸟嘌呤质去乙酰本土化蛋白酶（HDAC， histone deacetylase）是乳腺癌药物技术开发领域的热点。在人类所当中共存18种不同的HDAC，可以全面性细分为4类：I类HDAC（HDAC1、2、3和8）主要共存于细胞会核当中，主要基本功能是给鸟嘌呤质；大巯基。II类HDAC全面性分为：IIa类（HDAC4、5、7和9）和IIb类（HDAC6和10）。IV类HDAC11非常少在小脑，脾和睾丸当中表示。III类HDAC与酵母酶SIR2就其，用于NAD+而不是常用的蛋白酶促合计激活剂Zn2+。与传统的I类HDAC不同，II类HDAC却是是鸟嘌呤质；大巯基蛋白酶。这类HDAC的位点区内的一个不可忽视——丝氨酸（tyrosine）被甘氨酸（histidine）摒弃，因而针对鸟嘌呤质的；大巯基位点比I类HDAC极低1000多倍。因此，II类HDAC被普遍确信却是是一个有活性的蛋白酶，而是一个结构酶，通过融合其他酶起效用。一个广为流传的概念是，II类HDAC可以定位特定序列中都丝氨酸（lysine）的巯基粘贴，融合上之后可以招聘别的酶，比如I类HDAC当中的HDAC3。HDAC3可以共享II类HDAC有缺陷的去巯基位点，并且还可以继续融合NCoR/SMRT磷酸本土化合计抑止复合物，从而制约遗传物质磷酸本土化。另一个主要概念是，II类HDAC可以融合一些磷酸本土化因子（例如myocyte enhancer factor 2， MEF2），从而抑止这些磷酸本土化因子调控的遗传物质磷酸本土化。然而只是因为II类HDAC对鸟嘌呤质的位点很极低，就确信II类HDAC没位点的断言是不严谨的。小分子分析全细胞会酶的巯基粘贴发掘借助于有很多酶质都可以被巯基本土化。这些酶质不非常少非常少包括细胞会核内的酶，还包括细胞会质和真核细胞会中都的酶等。另外，细菌并没鸟嘌呤质，但是在细菌中都，也发掘借助于有很多酶可以被巯基粘贴。这些结论都只不过了II类HDAC很有可能还是有位点的，位点是与鸟嘌呤质不同的其他酶质。一个很好的例子就是IIb类HDAC6的位点之一是细胞会质当中的微管酶。然而到在此之前，只有较少的IIa类HDAC的位点被发掘借助于，几乎还是通过过表示的原理断定的，却是一定是正常的生理反应状况下的无论如何的位点。HDAC4属于IIa类HDAC，在动物模型当中枢神经系统当中，对多种诱发关节萎缩的刺激反应后，HDAC4的表示需求量会增加。在因为变激起的关节萎缩症当中，HDAC4在人类所或者动物模型关节当中的表示需求量也会增加。HDAC4胸部敲除 (constitutive whole body knockout) 的动物模型在借助于生之后立刻因为骨骼发育反常而死亡。有组织特异的HDAC4遗传物质敲除的动物模型的数据显示HDAC4在正常的生理反应状况下不是需要的，但是在压力或者生病的状况下，它会有取而代之的基本功能。因此，全面性了解病症长时间下HDAC4的分子靶标但会建起取而代之的病人选择。2019年10翌年15日，汉森制药子公司美国技术开发当中心的史隽课题组在Cell Reports发表题为HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain， PGC-1α， and Hsc70的文章，通过取而代之技术开发的除此以外的IIa类HDAC特异的分子结构抗病毒，融合遗传物质敲除的暴力手段，发掘借助于了三个全取而代之的HDAC4蛋白酶位点：肌球酶重链 (myosin hey chain isoforms，MyHC)，PGC-1α和热激酶70 (Hsc70)，同时还分析了HDAC4催本土化这些位点的生理反应学意义。实际上的很多针对IIa类HDAC的研究者几乎是通过抑止遗传物质表示的原理来实现的。但是遗传物质不表示，造成了整个酶表示增大，却是能区内分这类酶作为蛋白酶或者是结构性酶的基本功能。而在此之前发表的广谱的HDAC位点的分子结构抗病毒，例如TSA， vorinostat (也叫SAHA)， 回事都只能抑止I类HDAC，对IIa类HDAC基本没活性。一个由Tempero Pharmaceuticals开发的称做叫TMP195的分子结构，算是针对IIa类HDAC相当特异的分子结构抗病毒，但是它对IIa类HDAC的EC50大约在0.2 μM左右，活性却是很高。为了能够很好的研究者IIa类HDAC的基本功能，汉森子公司技术开发借助于一个取而代之奇的IIa类HDAC抗病毒 -- NVS-HD1，非常除此以外，EC50 < 1nM。NVS-HD1的选择性也很强，对于I类HDAC的EC50 都超过了1 μM。另外的两个分子结构，NVS-HD2和NVS-HD3是同系列本土化合物的早期的抗病毒。用于这些特异的IIa类HDAC抗病毒，融合传统的遗传物质knockdown 或者knockout，史隽课题组找到了三个HDAC4 (也可能是别的IIa类HDAC) 的位点。HDAC4可以去除MyHC上的巯基。MyHC是造成了关节收缩的sarcomere的主要成分。抑止 HDAC4可以增加细胞会内MyHC的需求量，并且在细胞会和动物模型当中抑止由高血压（dexamethasone）和神经细胞会有缺陷激起的MyHC的酶质损失。一个2010年的报道确信当中枢神经系统当中HDAC4的敲除可以抑止能；大水MyHC的E3泛素连接蛋白酶MuRF1的遗传物质磷酸本土化，从而公合计卫生由于去神经细胞会激起的关节萎缩。而这篇文章揭示了一种不同的机制 -- 却是需要调控MyHC酶。HDAC4过表示会造成了MyHC的；大水，而位点有缺陷的D840N突变体则不可。即使MuRF1过表示后，IIa类HDAC抗病毒也足以迫使MyHC的；大水。因而可能的机理是，HDAC4被抑止后，MyHC上的丝氨酸被乙酰本土化，所以不可被MuRF1加上泛素，也就不会被泛素酶体系统；大水。MyHC是当中枢神经系统当中的不可忽视酶，保持MyHC的酶需求量就可以公合计卫生关节萎缩，并且保持关节收缩基本功能。相似的机理也适用于HDAC4的另一个位点 -- PGC-1α。在关节特异性PGC-1α转遗传物质动物模型当中，PGC-1α的mRNA增加了> 10倍，而酶质非常少增加？3倍，部分原因是PGC-1α会被立刻；大水（t1/2？15分钟）。NVS-HD1不非常少可以在细胞会当中而且可以在毒素当中增加PGC-1α酶高度，却则否着制约PGC-1α mRNA高度。NVS-HD1增加的PGC-1α酶质的需求量也是？3倍，和转遗传物质动物模型类似。在失神经细胞会的动物模型关节当中，即使PGC-1α mRNA高度相比降极低，HDAC4敲除或IIa类HDAC抗病毒也能迫使PGC-1α酶的增大。抑止所有的 IIa类HDAC比单独的HDAC4有缺陷效果更相比，与细胞会内观察到的PGC-1α可以和所有的IIa类HDAC（I类HDAC可不）却是需要融合的结果由此可知，只不过了IIa类HDAC之间可以互补效用。PGC-1α是代谢物和真核细胞会造成了移动式当中的不可忽视磷酸本土化合计激活因子。过表示PGC-1α的动物模型体现借助于改善的真核细胞会基本功能，典型运动后的推移。因此NVS-HD1可能在真核细胞会病症或者其他代谢物病症当中发挥不可忽视的效用。这篇文章也发掘借助于HDAC4可以和Hsc70却是需要融合，并且可以替换Hsc70的第128位丝氨酸的巯基粘贴。当HDAC4的位点被抑止之后，乙酰本土化的Hsc70就不可很好的融合高血压的抗原。但是只有与Hsc70和Hsp90融合的高血压的抗原，才是被完全激活的可以融合高血压的长时间。因而IIa类HDAC抗病毒可以抑止高血压和抗原融合，从而公合计卫生由它激起的关节萎缩。Hsc70是许多买家酶行使正常基本功能所需要的分子夫妻，因此其他不可忽视途径也可能受HDAC4的调节。除此以外，这篇文章还发掘借助于HDAC3，MEF2却是能和HDAC4却是需要融合。IIa类HDAC抗病毒也并没制约MEF2调控的遗传物质的表示。实际上提借助于的IIa类HDAC作为结构性酶的工作机理似乎在当中枢神经系统当中却是准确。原始借助于处: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