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

丝氨酸质去代谢物蛋白（HDAC， histone deacetylase）是癌症抑制剂制造领域的近来。在人类之前假定18种相异的HDAC，可以全面再分为4类：I类HDAC（HDAC1、2、3和8）主要假定于细胞器之前，主要动态是给丝氨酸质脱羧酸。II类HDAC全面分为：IIa类（HDAC4、5、7和9）和IIb类（HDAC6和10）。IV类HDAC11至少在脑，胃和睾丸之前表示。III类HDAC与发酵细胞内SIR2相关，使用NAD+而不是常用的蛋白促共约激活剂Zn2+。与传统的I类HDAC相异，II类HDAC并不是丝氨酸质脱羧酸蛋白。这类HDAC的丝氨酸第一区的一个最重要——酪氨酸（tyrosine）被酪氨酸（histidine）取而代之，因而针对丝氨酸质的脱羧酸丝氨酸比I类HDAC很差1000多倍。因此，II类HDAC被普遍相信并不是一个有活性的蛋白，而是一个内部结构细胞内，通过融合其他细胞内起效用。一个流行的论点是，II类HDAC可以标识特定脱氧核糖核酸底下半胱氨酸（lysine）的羧酸剪裁，融合上以后可以招聘别的细胞内，比如I类HDAC之前的HDAC3。HDAC3可以备有II类HDAC有缺陷的去羧酸丝氨酸，并且还可以之后融合NCoR/SMRT核糖体共约依赖性复合物，从而阻碍基因组核糖体。另一个主要论点是，II类HDAC可以融合一些核糖体因子（例如myocyte enhancer factor 2， MEF2），从而依赖性这些核糖体因子管控的基因组核糖体。然而只是因为II类HDAC对丝氨酸质的丝氨酸很很差，就相信II类HDAC无法丝氨酸的相符合是不严谨的。晶体学比对全细胞细胞内的羧酸剪裁推断出有很多细胞内质都可以被羧酸化。这些细胞内质至少至少除此以外细胞器内的细胞内，还除此以外细胞膜和细胞核底下的细胞内等。另外，病菌并无法丝氨酸质，但是在病菌底下，也推断出有很多细胞内可以被羧酸剪裁。这些确凿证据都显然了II类HDAC很有意味著还是有丝氨酸的，官能团是与丝氨酸质相异的其他细胞内质。一个比较好的事例就是IIb类HDAC6的官能团之一是细胞膜之前的复合物细胞内。然而到迄今为止，只有常常的IIa类HDAC的官能团被推断出，大部分还是通过过表示的方法证明的，不一定是情况下的生理生存环境下的显然的官能团。HDAC4不属于IIa类HDAC，在人体内股骨肌之前，对多种抑止关节萎缩的兴奋反应后，HDAC4的表示总量会减很差。在因为衰引起的关节萎缩症之前，HDAC4在人类或者人体内关节之前的表示总量也会减很差。HDAC4全身敲除 (constitutive whole body knockout) 的人体内在成生以后再一因为股骨发育异常而死亡。组织性特异的HDAC4基因组敲除的人体内的数据显示HDAC4在情况下的生理生存环境下不是必须的，但是在阻力或者生病的生存环境下，它会有原先动态。因此，全面了解疾病实际上下HDAC4的分子靶标意味著会开辟原先治疗选择。2019年10月15日，帕利医药美国公司宾夕法尼亚州制造之前心的历史学者怀课题组在Cell Reports出版题为HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain， PGC-1α， and Hsc70的文章，通过新制造的正因如此的IIa类HDAC特异的单糖依赖性剂，融合基因组敲除的方式，推断出了三个全原先HDAC4蛋白官能团：肌球细胞内重链 (myosin hey chain isoforms，MyHC)，PGC-1α和热激细胞内70 (Hsc70)，同时还比对了HDAC4催化这些官能团的病理学普遍性。直到现在的很多针对IIa类HDAC的研究成果大部分是通过依赖性基因组表示的方法来实现的。但是基因组不表示，造成整个细胞内表示下降，并无法第一分辨这类细胞内作为蛋白或者是内部结构性细胞内的动态。而目前出版的广谱的HDAC丝氨酸的单糖依赖性剂，例如TSA， vorinostat (也叫SAHA)， 无论如何都只能依赖性I类HDAC，对IIa类HDAC基本无法活性。一个由Tempero Pharmaceuticals开发的叫做叫TMP195的单糖，算是针对IIa类HDAC比起特异的单糖依赖性剂，但是它对IIa类HDAC的EC50有约在0.2 μM左右，活性并不很高。为了能够更加好的研究成果IIa类HDAC的动态，帕利美国公司制造成一个独特的IIa类HDAC依赖性剂 --- NVS-HD1，相当正因如此，EC50 < 1nM。NVS-HD1的选择性也很强，对于I类HDAC的EC50 都超过了1 μM。另外的两个单糖，NVS-HD2和NVS-HD3是同系列化合物的早期的依赖性剂。使用这些特异的IIa类HDAC依赖性剂，融合传统的基因组knockdown 或者knockout，历史学者怀课题组找到了三个HDAC4 (也意味著是别的IIa类HDAC) 的官能团。HDAC4可以去除MyHC上的羧酸。MyHC是造成关节收缩的sarcomere的主要成分。依赖性 HDAC4可以减很差细胞内MyHC的总量，并且在细胞和人体内之前依赖性由本品（dexamethasone）和脊髓有缺陷引起的MyHC的细胞内质损失。一个2010年的报道相信股骨肌之前HDAC4的敲除可以依赖性能降解MyHC的E3泛素连接蛋白MuRF1的基因组核糖体，从而公共卫生由于去脊髓引起的关节萎缩。而这篇文章揭示了一种相异的机制 --- 直接管控MyHC细胞内。HDAC4过表示会造成MyHC的降解，而丝氨酸有缺陷的D840N突变体则无法。即使MuRF1过表示后，IIa类HDAC依赖性剂也足以阻止MyHC的降解。因而意味著的机理是，HDAC4被依赖性后，MyHC上的半胱氨酸被代谢物，所以无法被MuRF1加上泛素，也就不会被泛素细胞内体系统降解。MyHC是股骨肌之前的最重要细胞内，保持MyHC的细胞内总量就可以公共卫生关节萎缩，并且保持关节收缩动态。相似的机理也适用于HDAC4的另一个官能团 --- PGC-1α。在关节特异性PGC-1α转基因组人体内之前，PGC-1α的mRNA减很差了> 10倍，而细胞内质至少减很差？3倍，部分原因是PGC-1α会被再一降解（t1/2？15分钟）。NVS-HD1不至少可以在细胞之前而且可以在大鼠之前减很差PGC-1α细胞内高水平，却有成着阻碍PGC-1α mRNA高水平。NVS-HD1减很差的PGC-1α细胞内质的总量也是？3倍，和转基因组人体内近似于。在失脊髓的人体内关节之前，即使PGC-1α mRNA高水平显着降很差，HDAC4敲除或IIa类HDAC依赖性剂也能阻止PGC-1α细胞内的下降。依赖性所有的 IIa类HDAC比单独的HDAC4有缺陷效果更加显着，与细胞内观察到的PGC-1α可以和所有的IIa类HDAC（I类HDAC不行）直接融合的结果相符合，显然了IIa类HDAC之间可以互补效用。PGC-1α是糖类和细胞核产生通路之前的最重要核糖体共约激活因子。过表示PGC-1α的人体内表现成改善的细胞核动态，近似于运动后的变化。因此NVS-HD1意味著在细胞核疾病或者其他糖类疾病之前充分发挥最重要的效用。这篇文章也推断出HDAC4可以和Hsc70直接融合，并且可以去掉Hsc70的第128位半胱氨酸的羧酸剪裁。当HDAC4的丝氨酸被依赖性以后，代谢物的Hsc70就无法比较好的融合本品的复合物。但是只有与Hsc70和Hsp90融合的本品的复合物，才是被实际上激活的可以融合本品的实际上。因而IIa类HDAC依赖性剂可以依赖性本品和复合物融合，从而公共卫生由它引起的关节萎缩。Hsc70是许多客户细胞内代行情况下动态所必需的分子女同性恋，因此其他最重要途径也意味著备受HDAC4的调节。特别之处，这篇文章还推断出HDAC3，MEF2并无法和HDAC4直接融合。IIa类HDAC依赖性剂也并无法阻碍MEF2管控的基因组的表示。直到现在提成的IIa类HDAC作为内部结构性细胞内的工作机理无论如何在股骨肌之前并不适当。原始成处: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