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重要发挥作用

组肽去乙酰简化肽（HDAC， histone deacetylase）是癌症口服开发设计领域的热点。在人类文明当中长期存在18种各不相同的HDAC，可以再进一步细分为4类：I类HDAC（HDAC1、2、3和8）主要长期存在于肝细胞当中，主要机能是给组肽；大乙基。II类HDAC再进一步分为：IIa类（HDAC4、5、7和9）和IIb类（HDAC6和10）。IV类HDAC11仅在脑，肾和睾丸当中表达出来。III类HDAC与酵母肽SIR2涉及，使用NAD+而不是会用的肽促一共作用于剂Zn2+。与传统的I类HDAC各不相同，II类HDAC未必是组肽；大乙基肽。这类HDAC的肽活性四区的一个不可或缺——嘧啶（tyrosine）被组氨酸（histidine）改用，因而针对组肽的；大乙基肽活性比I类HDAC低1000多倍。因此，II类HDAC被普遍相较为未必是一个有活性的肽，而是一个内部结构肽，通过转简化其他肽起起到。一个盛行的归纳分析方法是，II类HDAC可以辨认特定数列里丝氨酸（lysine）的乙基标记，转简化上在此之后可以应征别的肽，比如I类HDAC当中的HDAC3。HDAC3可以提供II类HDAC缺失的去乙基肽活性，并且还可以继续转简化NCoR/SMRT嘧啶一共消除复合物，从而阻碍遗传物质嘧啶。另一个主要归纳分析方法是，II类HDAC可以转简化一些嘧啶系数（例如myocyte enhancer factor 2， MEF2），从而消除这些嘧啶系数调控的遗传物质嘧啶。然而只是因为II类HDAC对组肽的肽活性很低，就相较为II类HDAC没肽活性的假设是不严谨的。质谱归纳以外细胞肽的乙基标记注意到有很多肽质都可以被乙基简化。这些肽质众所周知包括肝细胞内的肽，都有真核细胞和细胞内里的肽等。另外，芽孢并没组肽，但是在芽孢里，也注意到有很多肽可以被乙基标记。这些证据都其实了II类HDAC很有显然还是有肽活性的，质子简化是与组肽各不相同的其他肽质。一个很好的比如说就是IIb类HDAC6的质子简化之一是真核细胞当中的微管肽。然而到已确定，只有仅仅的IIa类HDAC的质子简化被注意到，大仅有还是通过过表达出来的分析方法证明的，未必一定是正常人的生理生存环境下的显然的质子简化。HDAC4属于IIa类HDAC，在血清当中枢中枢神经系统系统当中，对多种可借关节萎缩的刺激反应后，HDAC4的表达出来量会缩减。在因为衰惹来的关节萎缩症当中，HDAC4在人类文明或者血清关节当中的表达出来量也会缩减。HDAC4以外身敲除 (constitutive whole body knockout) 的血清在出有生在此之后很快因为骨骼受精诱发而死亡。总括特异的HDAC4遗传物质敲除的血清的数据显示HDAC4在正常人的生理生存环境下不是必须的，但是在压力或者生病的生存环境下，它会有重新机能。因此，再进一步认识到结核病情况下下HDAC4的分子可靶标显然会新开重新简化疗选择。2019年10月15日，特斯制药公司澳大利亚开发设计当中心的通史玉溪课题组在Cell Reports撰写题为HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain， PGC-1α， and Hsc70的社论，通过新开发设计的正因如此的IIa类HDAC特异的单糖相同物，转简化遗传物质敲除的分析方法，注意到了三个以外重新HDAC4肽质子简化：肌球肽重链 (myosin hey chain isoforms，MyHC)，PGC-1α和热激肽70 (Hsc70)，同时还归纳了HDAC4催简化这些质子简化的生理学意义。以前的很多针对IIa类HDAC的研究课题大仅有是通过消除遗传物质表达出来的分析方法来实现的。但是遗传物质不表达出来，导致整个肽表达出来下降，未必能四区别这类肽作为肽或者是持续性肽的机能。而现在撰写的消毒剂的HDAC肽活性的单糖相同物，例如TSA， vorinostat (也叫SAHA)， 其实都只能消除I类HDAC，对IIa类HDAC基本没活性。一个由Tempero Pharmaceuticals开发的叫做叫TMP195的单糖，算是针对IIa类HDAC较为特异的单糖相同物，但是它对IIa类HDAC的EC50大约在0.2 μM左右，活性未必很高。为了能够更为好的研究课题IIa类HDAC的机能，特斯公司开发设计出有一个新颖的IIa类HDAC相同物 --- NVS-HD1，非常正因如此，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是同系列简化合物的早期的相同物。使用这些特异的IIa类HDAC相同物，转简化传统的遗传物质knockdown 或者knockout，通史玉溪课题组找到了三个HDAC4 (也显然是别的IIa类HDAC) 的质子简化。HDAC4可以去除MyHC上的乙基。MyHC是导致关节收缩的sarcomere的主要成分。消除 HDAC4可以缩减细胞内MyHC的量，并且在细胞和血清当中消除由用药（dexamethasone）和中枢神经系统缺失惹来的MyHC的肽质损失。一个2010年的报道相较为当中枢中枢神经系统系统当中HDAC4的敲除可以消除能降解MyHC的E3泛素连接肽MuRF1的遗传物质嘧啶，从而预防由于去中枢神经系统惹来的关节萎缩。而这篇社论揭示了一种各不相同的机制 --- 从外部调控MyHC肽。HDAC4过表达出来会导致MyHC的降解，而肽活性缺失的D840N突变体则不能。即使MuRF1过表达出来后，IIa类HDAC相同物也足以制止MyHC的降解。因而显然的成因是，HDAC4被消除后，MyHC上的丝氨酸被乙酰简化，所以不能被MuRF1加上泛素，也就不会被泛素肽体系统降解。MyHC是当中枢中枢神经系统系统当中的不可或缺肽，保持MyHC的肽量就可以预防关节萎缩，并且保持关节收缩机能。相似的成因也适用于HDAC4的另一个质子简化 --- PGC-1α。在关节特异性PGC-1α转遗传物质血清当中，PGC-1α的mRNA缩减了> 10倍，而肽质仅缩减？3倍，仅有原因是PGC-1α会被很快降解（t1/2？15分钟）。NVS-HD1不仅可以在细胞当中而且可以在果蝇当中缩减PGC-1α肽总体，却于其着阻碍PGC-1α mRNA总体。NVS-HD1缩减的PGC-1α肽质的量也是？3倍，和转遗传物质血清相同。在失中枢神经系统的血清关节当中，即使PGC-1α mRNA总体有所增加，HDAC4敲除或IIa类HDAC相同物也能制止PGC-1α肽的下降。消除所有的 IIa类HDAC比之外的HDAC4缺失精准度更为明显，与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）从外部转简化的结果相符合，其实了IIa类HDAC之间可以互补起到。PGC-1α是代谢和细胞内产生通路当中的不可或缺嘧啶一共作用于系数。过表达出来PGC-1α的血清表现出有强简化的细胞内机能，相同于运动后的变简化。因此NVS-HD1显然在细胞内结核病或者其他代谢结核病当中发挥不可或缺的起到。这篇社论也注意到HDAC4可以和Hsc70从外部转简化，并且可以去掉Hsc70的第128位丝氨酸的乙基标记。当HDAC4的肽活性被消除在此之后，乙酰简化的Hsc70就不能很好的转简化用药的复合物。但是只有与Hsc70和Hsp90转简化的用药的复合物，才是被完以外作用于的可以转简化用药的情况下。因而IIa类HDAC相同物可以消除用药和复合物转简化，从而预防由它惹来的关节萎缩。Hsc70是许多客户肽行使正常人机能所未必需要的分子可家庭成员，因此其他不可或缺途径也显然受HDAC4的调节。除此以外，这篇社论还注意到HDAC3，MEF2未必能和HDAC4从外部转简化。IIa类HDAC相同物也并没阻碍MEF2调控的遗传物质的表达出来。以前提出有的IIa类HDAC作为持续性肽的文书工作成因似乎在当中枢中枢神经系统系统当中未必错误。独有出有处: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