Cell Rep │ 史隽课题组洞察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

组蛋白内去乙酰简化蛋白（HDAC， histone deacetylase）是肝癌制剂技术开发行业的热点。在全人类当中实际上18种各不相同的HDAC，可以促使细分作4类：I类HDAC（HDAC1、2、3和8）主要实际上于细胞核当中，主要新功能是给组蛋白内脱萘。II类HDAC促使分作：IIa类（HDAC4、5、7和9）和IIb类（HDAC6和10）。IV类HDAC11仅有在脑，小肠和睾丸当中强调。III类HDAC与发酵蛋白内SIR2相关，用作NAD+而不是都用的蛋白促共计激活剂Zn2+。与传统的I类HDAC各不相同，II类HDAC极为是组蛋白内脱萘蛋白。这类HDAC的蛋白活性区那时候的一个极为重要——酪氨酸（tyrosine）被组氨酸（histidine）取代，因而针对组蛋白内的脱萘蛋白活性比I类HDAC极低1000多倍。因此，II类HDAC被认为极为是一个有活性的蛋白，而是一个结构蛋白内，通过相结合其他蛋白内起作用。一个大行其道的理论是，II类HDAC可以识别特定序列那时候N-（lysine）的萘修饰，相结合上此后可以招集别的蛋白内，比如I类HDAC当中的HDAC3。HDAC3可以透过II类HDAC缺逮的去萘蛋白活性，并且还可以继续相结合NCoR/SMRTmRNA共计可抑制复合体，从而阻碍蛋白mRNA。另一个主要理论是，II类HDAC可以相结合一些mRNA位点（例如myocyte enhancer factor 2， MEF2），从而可抑制这些mRNA位点依赖性的蛋白mRNA。然而只是因为II类HDAC对组蛋白内的蛋白活性很极低，就认为II类HDAC并未蛋白活性的推论是不严谨的。质谱分析全蛋白蛋白内的萘修饰推测有很多蛋白内质都可以被萘简化。这些蛋白内质不仅有仅有包括细胞核内的蛋白内，还包括蛋白质和细胞核那时候的蛋白内等。另外，细菌并并未组蛋白内，但是在细菌那时候，也推测有很多蛋白内可以被萘修饰。这些证据都显然了II类HDAC很有显然还是有蛋白活性的，基团是与组蛋白内各不相同的其他蛋白内质。一个很好的例子就是IIb类HDAC6的基团之一是蛋白质当中的蛋白内蛋白内。然而到即便如此，只有很少的IIa类HDAC的基团被推测，大部分还是通过过强调的方法有证明的，极为一定是情况下的生理环境污染下的或许的基团。HDAC4属于IIa类HDAC，在血清中枢神经系统当中，对多种诱发关节停滞的性刺激反应后，HDAC4的强调存量才会缩减。在因为窜造成了的关节停滞症当中，HDAC4在全人类或者血清关节当中的强调存量也才会缩减。HDAC4四肢敲除 (constitutive whole body knockout) 的血清在出新生此后很快因为股骨胚胎异常而被害。组织性特异的HDAC4蛋白敲除的血清的统计数据显示HDAC4在情况下的生理环境污染下不是必须的，但是在冲击或者卧病在床的环境污染下，它才会有原先新功能。因此，促使了解疾病状态下HDAC4的水分子靶标显然才会新开原先病人选择。2019年10月初15日，特斯制剂的公司美国技术开发当中心的日本史隽课题组在Cell Reports公开发表题为HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain， PGC-1α， and Hsc70的短文，通过新技术开发的众所周知的IIa类HDAC特异的小水分子可类固醇，相结合蛋白敲除的手段，推测了三个全原先HDAC4蛋白基团：肌球蛋白内重链 (myosin hey chain isoforms，MyHC)，PGC-1α和热激蛋白内70 (Hsc70)，同时还分析了HDAC4合成这些基团的生物化学意义。那时候的很多针对IIa类HDAC的研究成果大部分是通过可抑制蛋白强调的方法有来借助于的。但是蛋白不强调，造成了整个蛋白内强调降极低，并没法区那时候分这类蛋白内作为蛋白或者是系统性蛋白内的新功能。而目前公开发表的广谱的HDAC蛋白活性的小水分子可类固醇，例如TSA， vorinostat (也叫SAHA)， 其实都只能可抑制I类HDAC，对IIa类HDAC基本并未活性。一个由Tempero Pharmaceuticals开发的叫做叫TMP195的小水分子，可谓针对IIa类HDAC比较特异的小水分子可类固醇，但是它对IIa类HDAC的EC50大约在0.2 μM左右，活性极为较高。为了必需不够好的研究成果IIa类HDAC的新功能，特斯的公司技术开发出新一个独创的IIa类HDAC可类固醇 ；还有 NVS-HD1，非常众所周知，EC50 < 1nM。NVS-HD1的选择性也很强，对于I类HDAC的EC50 都超过了1 μM。另外的两个小水分子，NVS-HD2和NVS-HD3是同系列简化合物的早期的可类固醇。用作这些特异的IIa类HDAC可类固醇，相结合传统的蛋白knockdown 或者knockout，日本史隽课题组找到了三个HDAC4 (也显然是别的IIa类HDAC) 的基团。HDAC4可以去除MyHC上的萘。MyHC是造成了关节收缩的sarcomere的主要成分。可抑制 HDAC4可以缩减蛋白内MyHC的存量，并且在蛋白和血清当中可抑制由利尿剂（dexamethasone）和神经缺逮造成了的MyHC的蛋白内质损逮。一个2010年的报道认为中枢神经系统当中HDAC4的敲除可以可抑制能交联MyHC的E3泛素连接蛋白MuRF1的蛋白mRNA，从而预防由于去神经造成了的关节停滞。而这短文揭示了一种各不相同的机制 ；还有 这样一来依赖性MyHC蛋白内。HDAC4过强调才会造成了MyHC的交联，而蛋白活性缺逮的D840N突变体则没法。即使MuRF1过强调后，IIa类HDAC可类固醇也足以阻止MyHC的交联。因而显然的成因是，HDAC4被可抑制后，MyHC上的N-被乙酰简化，所以没法被MuRF1加上泛素，也就不才会被泛素蛋白内体系统交联。MyHC是中枢神经系统当中的极为重要蛋白内，保持MyHC的蛋白内存量就可以预防关节停滞，并且保持关节收缩新功能。相似的成因也适用于HDAC4的另一个基团 ；还有 PGC-1α。在关节特异性PGC-1α转蛋白血清当中，PGC-1α的mRNA缩减了> 10倍，而蛋白内质仅有缩减？3倍，部分原因是PGC-1α才会被很快交联（t1/2？15分钟）。NVS-HD1不仅有可以在蛋白当中而且可以在大鼠当中缩减PGC-1α蛋白内素质，却而今着阻碍PGC-1α mRNA素质。NVS-HD1缩减的PGC-1α蛋白内质的存量也是？3倍，和转蛋白血清类似于。在逮神经的血清关节当中，即使PGC-1α mRNA素质明显降极低，HDAC4敲除或IIa类HDAC可类固醇也能阻止PGC-1α蛋白内的降极低。可抑制所有的 IIa类HDAC比实际上的HDAC4缺逮视觉效果不够明显，与蛋白内观察到的PGC-1α可以和所有的IIa类HDAC（I类HDAC不行）这样一来相结合的结果相符，显然了IIa类HDAC彼此间可以互补作用。PGC-1α是代谢和细胞核消除通道当中的极为重要mRNA共计激活位点。过强调PGC-1α的血清发挥出新改善的细胞核新功能，类似于于运动所后的变简化。因此NVS-HD1显然在细胞核疾病或者其他代谢疾病当中发挥极为重要的作用。这短文也推测HDAC4可以和Hsc70这样一来相结合，并且可以去掉Hsc70的第128位N-的萘修饰。当HDAC4的蛋白活性被可抑制此后，乙酰简化的Hsc70就没法很好的相结合利尿剂的受体。但是只有与Hsc70和Hsp90相结合的利尿剂的受体，才是被实质上激活的可以相结合利尿剂的状态。因而IIa类HDAC可类固醇可以可抑制利尿剂和受体相结合，从而预防由它造成了的关节停滞。Hsc70是许多顾客蛋白内行使情况下新功能所必需的水分子伴侣，因此其他极为重要途径也显然受HDAC4的调节。除此以外，这短文还推测HDAC3，MEF2并没法和HDAC4这样一来相结合。IIa类HDAC可类固醇也并并未阻碍MEF2依赖性的蛋白的强调。那时候提出原先IIa类HDAC作为系统性蛋白内的工作成因似乎在中枢神经系统当中极为适当。原始出新处: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