Cell Rep │ 史隽课题组揭示3个全新的HDAC4酶活性底物及其在躯干萎缩症中的重要作用

遗传物质去与此相反蛋白质（HDAC， histone deacetylase）是癌症抗生素开发设计领域的热点。在人类中所存在18种不尽相同的HDAC，可以进一步细分为4类：I类HDAC（HDAC1、2、3和8）主要存在于细胞核质中所，主要系统是给遗传物质脱巯基。II类HDAC进一步分为：IIa类（HDAC4、5、7和9）和IIb类（HDAC6和10）。IV类HDAC11数在脑，肾和睾丸中所解读。III类HDAC与蛋白蛋白质细胞核因子SIR2相关，用于NAD+而不是常用的蛋白质促共计激活剂Zn2+。与宗教性的I类HDAC不尽相同，II类HDAC不一定是遗传物质脱巯基蛋白质。这类HDAC的催化反应活性区的一个极为重要——酪氨酸（tyrosine）被组氨酸（histidine）取代，因而针对遗传物质的脱巯基催化反应活性比I类HDAC偏高1000多倍。因此，II类HDAC被普遍认为不一定是一个有活性的蛋白质，而是一个结构细胞核因子，通过相辅相成其他细胞核因子起效用。一个风靡的概念是，II类HDAC可以识别特定数列里乙酰（lysine）的巯基剪裁，相辅相成上以前可以招募别的细胞核因子，比如I类HDAC中所的HDAC3。HDAC3可以包括II类HDAC缺失的去巯基催化反应活性，并且还可以继续相辅相成NCoR/SMRT激活共计正向复合物，从而严重影响蛋白质激活。另一个主要概念是，II类HDAC可以相辅相成一些激活因子（例如myocyte enhancer factor 2， MEF2），从而正向这些激活因子调节的蛋白质激活。然而只是因为II类HDAC对遗传物质的催化反应活性高得多，就认为II类HDAC并未催化反应活性的相符合是不细致的。质谱深入研究全细胞核细胞核因子的巯基剪裁见到有很多酵素都可以被巯基化。这些酵素不数数包括细胞核质内的细胞核因子，还包括核糖体和核糖体里的细胞核因子等。另外，菌株并并未遗传物质，但是在菌株里，也见到有很多细胞核因子可以被巯基剪裁。这些结论都隐含了II类HDAC很这样一来还是有催化反应活性的，反应物是与遗传物质不尽相同的其他酵素。一个很好的范例就是IIb类HDAC6的反应物之一是核糖体中所的肌动细胞核因子细胞核因子。然而到现阶段，只有甚少的IIa类HDAC的反应物被见到，大部份还是通过过解读的方法有假定的，不一定一定是也就是说的生理状况下的无论如何的反应物。HDAC4属于IIa类HDAC，在肠道软骨肌中所，对多种正向肌肉组织萎缩的刺激反应后，HDAC4的解读用于量但会增高。在因为衰引来的肌肉组织萎缩症中所，HDAC4在人类或者肠道肌肉组织中所的解读用于量也但会增高。HDAC4手脚敲除 (constitutive whole body knockout) 的肠道在显现幼时以前马上因为软骨发育所致而遇害。总括特异的HDAC4蛋白质敲除的肠道的统计数据结果显示HDAC4在也就是说的生理状况下不是必须的，但是在压力或者病危的状况下，它但会有新系统。因此，进一步了解疾病长时间下HDAC4的大分子贝克曼可能但会新开新治疗选择。2019年10月15日，特为医药子公司美国开发设计中所心的日本史隽课题组在Cell Reports发表文中题为HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain， PGC-1α， and Hsc70的文中，通过新开发设计的强效的IIa类HDAC特异的糖类正向剂，相辅相成蛋白质敲除的技术手段，见到了三个全新HDAC4蛋白质反应物：肌球细胞核因子重链 (myosin hey chain isoforms，MyHC)，PGC-1α和热激细胞核因子70 (Hsc70)，同时还深入研究了HDAC4催化反应这些反应物的神经科学意义。在此之前的很多针对IIa类HDAC的研究指导工作大部份是通过正向特异性的方法有来构建的。但是蛋白质不解读，避免整个细胞核因子解读减小，并无法区别于这类细胞核因子作为蛋白质或者是结构上细胞核因子的系统。而目前为止发表文中的广谱的HDAC催化反应活性的糖类正向剂，例如TSA， vorinostat (也叫SAHA)， 其实都勉强正向I类HDAC，对IIa类HDAC基本并未活性。一个由Tempero Pharmaceuticals开发的叫作叫TMP195的糖类，算是针对IIa类HDAC比较特异的糖类正向剂，但是它对IIa类HDAC的EC50大约在0.2 μM差不多，活性不一定很高。为了尽可能更快的研究指导工作IIa类HDAC的系统，特为子公司开发设计显现出一个引人注目的IIa类HDAC正向剂 -- NVS-HD1，极其强效，EC50 < 1nM。NVS-HD1的选择性也很强，对于I类HDAC的EC50 都超过了1 μM。另外的两个糖类，NVS-HD2和NVS-HD3是同系列化合物的早期的正向剂。用于这些特异的IIa类HDAC正向剂，相辅相成宗教性的蛋白质knockdown 或者knockout，日本史隽课题组找到了三个HDAC4 (也可能是别的IIa类HDAC) 的反应物。HDAC4可以去除MyHC上的巯基。MyHC是避免肌肉组织收缩的sarcomere的主要成分。正向 HDAC4可以增高体内MyHC的用于量，并且在细胞核和肠道中所正向由本品（dexamethasone）和神经缺失引来的MyHC的酵素损失。一个2010年的报道认为软骨肌中所HDAC4的敲除可以正向能裂解MyHC的E3泛素连接蛋白质MuRF1的蛋白质激活，从而预防由于去神经引来的肌肉组织萎缩。而这篇文中揭示了一种不尽相同的机制 -- 实际上调节MyHC细胞核因子。HDAC4过解读但会避免MyHC的裂解，而催化反应活性缺失的D840N突变体则无法。即使MuRF1过解读后，IIa类HDAC正向剂也足以阻挠MyHC的裂解。因而可能的机理是，HDAC4被正向后，MyHC上的乙酰被与此相反，所以无法被MuRF1加上泛素，也就不但会被泛素细胞核因子体系统裂解。MyHC是软骨肌中所的极为重要细胞核因子，保持MyHC的细胞核因子用于量就可以预防肌肉组织萎缩，并且保持肌肉组织收缩系统。相似的机理也适用于HDAC4的另一个反应物 -- PGC-1α。在肌肉组织特异性PGC-1α转蛋白质肠道中所，PGC-1α的mRNA增高了> 10倍，而酵素数增高？3倍，部份主因是PGC-1α但会被马上裂解（t1/2？15分钟）。NVS-HD1不数可以在细胞核中所而且可以在大鼠中所增高PGC-1α细胞核因子水准，却于其着严重影响PGC-1α mRNA水准。NVS-HD1增高的PGC-1α酵素的用于量也是？3倍，和转蛋白质肠道近似于。在失神经的肠道肌肉组织中所，即使PGC-1α mRNA水准显著降偏高，HDAC4敲除或IIa类HDAC正向剂也能阻挠PGC-1α细胞核因子的减小。正向所有的 IIa类HDAC比单独的HDAC4缺失敏感度更显著，与体内辨别到的PGC-1α可以和所有的IIa类HDAC（I类HDAC不来）实际上相辅相成的结果相符合，隐含了IIa类HDAC之间可以互补效用。PGC-1α是体内和核糖体产生通路中所的极为重要激活共计激活因子。过解读PGC-1α的肠道表现显现出更佳的核糖体系统，区别于运动后的波动。因此NVS-HD1可能在核糖体疾病或者其他体内疾病中所发挥极为重要的效用。这篇文中也见到HDAC4可以和Hsc70实际上相辅相成，并且可以省略Hsc70的第128位乙酰的巯基剪裁。当HDAC4的催化反应活性被正向以前，与此相反的Hsc70就无法很好的相辅相成本品的细胞核因子。但是只有与Hsc70和Hsp90相辅相成的本品的细胞核因子，才是被完全激活的可以相辅相成本品的长时间。因而IIa类HDAC正向剂可以正向本品和细胞核因子相辅相成，从而预防由它引来的肌肉组织萎缩。Hsc70是许多客户细胞核因子行使也就是说系统所必需的大分子性伴侣，因此其他极为重要途径也可能均受HDAC4的调节。在在，这篇文中还见到HDAC3，MEF2并无法和HDAC4实际上相辅相成。IIa类HDAC正向剂也并并未严重影响MEF2调节的蛋白质的解读。在此之前提显现出的IIa类HDAC作为结构上细胞核因子的指导工作机理其实在软骨肌中所不一定无论如何。原始说是: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