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

组激素去乙酰转化成肽（HDAC， histone deacetylase）是肝癌药物技术开发领域的首选。在有机体中都发挥作用18种相同的HDAC，可以有利于细细分4类：I类HDAC（HDAC1、2、3和8）主要发挥作用于细胞器核中都，主要功用是给组激素干甲基。II类HDAC有利于细分：IIa类（HDAC4、5、7和9）和IIb类（HDAC6和10）。IV类HDAC11仅在脑部，肾和阴茎中都传达。III类HDAC与酵母激素SIR2相关，使用NAD+而不是常用的肽促一共介导剂Zn2+。与宗教性的I类HDAC相同，II类HDAC并不是组激素干甲基肽。这类HDAC的肽活性第一区的一个关键性——酪氨酸（tyrosine）被酪氨酸（histidine）取代，因而针对组激素的干甲基肽活性比I类HDAC较低1000多倍。因此，II类HDAC被普遍相信并不是一个有活性的肽，而是一个结构激素，通过为基础其他激素起主导作用。一个盛行的理论是，II类HDAC可以标记特定序列里赖氨酸（lysine）的甲基润色，为基础上直至可以招募别的激素，比如I类HDAC中都的HDAC3。HDAC3可以提供II类HDAC缺陷的去甲基肽活性，并且还可以继续为基础NCoR/SMRT介导一共依赖性复合物，从而冲击性状介导。另一个主要理论是，II类HDAC可以为基础一些介导系数（例如myocyte enhancer factor 2， MEF2），从而依赖性这些介导系数依赖性的性状介导。然而只是因为II类HDAC对组激素的肽活性很较低，就相信II类HDAC不能肽活性的推论是不条理的。质谱分析方法正因如此细胞器激素的甲基润色找到有很多激素质都可以被甲基转化成。这些激素质不仅仅仅限于细胞器核内的激素，都有细胞器质和细胞器核里的激素等。另外，细菌并不能组激素，但是在细菌里，也找到有很多激素可以被甲基润色。这些证据都只不过了II类HDAC很有可能还是有肽活性的，质子化是与组激素相同的其他激素质。一个极好的例子就是IIb类HDAC6的质子化之一是细胞器质中都的微管激素。然而到以外为止，只有较少的IIa类HDAC的质子化被找到，基本上还是通过过传达的原理证明的，其本质是正常的生理环境下的其实的质子化。HDAC4属于IIa类HDAC，在动物模型大脑部细胞器中都，对多种可借身体停滞的兴奋反应后，HDAC4的传达使用量亦会增高。在因为忧引致的身体停滞症中都，HDAC4在有机体或者动物模型身体中都的传达使用量也亦会增高。HDAC4正因如此身敲除 (constitutive whole body knockout) 的动物模型在成生直至很快因为骨骼发育成现异常而生还。组织起来特异的HDAC4性状敲除的动物模型的数据显示HDAC4在正常的生理环境下不是必须的，但是在压力或者生病的环境下，它亦会有取而代之的功用。因此，有利于了解疟疾状态下HDAC4的大分子索科利夫卡可能亦会开辟取而代之的治疗同样。2019年10月15日，汉森制药公司美国技术开发中都心的史隽课题组在Cell Reports撰写题为HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain， PGC-1α， and Hsc70的文章，通过取而代之技术开发的相似物的IIa类HDAC特异的合成反应依赖性剂，为基础性状敲除的手段，找到了三个正因如此取而代之的HDAC4肽质子化：肌球激素重链 (myosin hey chain isoforms，MyHC)，PGC-1α和热激激素70 (Hsc70)，同时还分析方法了HDAC4催转化成这些质子化的药理学意义。以前的很多针对IIa类HDAC的分析方法基本上是通过依赖性性状传达的原理来实现的。但是性状不传达，导致整个激素传达减少，并不能第一区别于这类激素作为肽或者是经常性激素的功用。而以外撰写的广谱的HDAC肽活性的合成反应依赖性剂，例如TSA， vorinostat (也叫SAHA)， 本来都才会依赖性I类HDAC，对IIa类HDAC基本不能活性。一个由Tempero Pharmaceuticals开发的被称作叫TMP195的合成反应，算是针对IIa类HDAC比较特异的合成反应依赖性剂，但是它对IIa类HDAC的EC50分之一在0.2 μM左右，活性并不较高。为了都能更多的分析方法IIa类HDAC的功用，汉森公司技术开发成一个取而代之颖的IIa类HDAC依赖性剂 --- NVS-HD1，非常相似物，EC50 < 1nM。NVS-HD1的同样性也很强，对于I类HDAC的EC50 都超过了1 μM。另外的两个合成反应，NVS-HD2和NVS-HD3是同系列转化成合物的早期的依赖性剂。使用这些特异的IIa类HDAC依赖性剂，为基础宗教性的性状knockdown 或者knockout，史隽课题组找到了三个HDAC4 (也可能是别的IIa类HDAC) 的质子化。HDAC4可以去除MyHC上的甲基。MyHC是导致身体收缩的sarcomere的主要成分。依赖性 HDAC4可以增高细胞器内MyHC的使用量，并且在细胞器和动物模型中都依赖性由利尿剂（dexamethasone）和大脑部缺陷引致的MyHC的激素质损失。一个2010年的报道相信大脑部细胞器中都HDAC4的敲除可以依赖性能水解MyHC的E3泛素连接肽MuRF1的性状介导，从而预防由于去大脑部引致的身体停滞。而这前言揭示了一种相同的机制 --- 实际上依赖性MyHC激素。HDAC4过传达亦会导致MyHC的水解，而肽活性缺陷的D840N突变体则不能。即使MuRF1过传达后，IIa类HDAC依赖性剂也足以企图MyHC的水解。因而可能的机理是，HDAC4被依赖性后，MyHC上的赖氨酸被乙酰转化成，所以不能被MuRF1加上泛素，也就不亦会被泛素激素体系统水解。MyHC是大脑部细胞器中都的关键性激素，保持MyHC的激素使用量就可以预防身体停滞，并且保持身体收缩功用。相似的机理也适用于HDAC4的另一个质子化 --- PGC-1α。在身体特异性PGC-1α转性状动物模型中都，PGC-1α的mRNA增高了> 10倍，而激素质仅增高？3倍，部分状况是PGC-1α亦会被很快水解（t1/2？15分钟）。NVS-HD1不仅可以在细胞器中都而且可以在大鼠中都增高PGC-1α激素程度，却有成着冲击PGC-1α mRNA程度。NVS-HD1增高的PGC-1α激素质的使用量也是？3倍，和转性状动物模型相似。在失大脑部的动物模型身体中都，即使PGC-1α mRNA程度相比降较低，HDAC4敲除或IIa类HDAC依赖性剂也能企图PGC-1α激素的减少。依赖性所有的 IIa类HDAC比单独的HDAC4缺陷效果更相比，与细胞器内观察到的PGC-1α可以和所有的IIa类HDAC（I类HDAC不行）实际上为基础的结果相符合，只不过了IIa类HDAC之间可以互补主导作用。PGC-1α是激素和细胞器核归因于通路中都的关键性介导一共介导系数。过传达PGC-1α的动物模型表现成改善的细胞器核功用，相似运动后的变转化成。因此NVS-HD1可能在细胞器核疟疾或者其他激素疟疾中都起到关键性的主导作用。这前言也找到HDAC4可以和Hsc70实际上为基础，并且可以换成Hsc70的第128位赖氨酸的甲基润色。当HDAC4的肽活性被依赖性直至，乙酰转化成的Hsc70就不能极好的为基础利尿剂的激素。但是只有与Hsc70和Hsp90为基础的利尿剂的激素，才是被完正因如此介导的可以为基础利尿剂的状态。因而IIa类HDAC依赖性剂可以依赖性利尿剂和激素为基础，从而预防由它引致的身体停滞。Hsc70是许多零售商激素行使职权正常功用所必需的大分子异性恋，因此其他关键性途径也可能受HDAC4的恒定。正因如此，这前言还找到HDAC3，MEF2并不能和HDAC4实际上为基础。IIa类HDAC依赖性剂也并不能冲击MEF2依赖性的性状的传达。以前提成的IIa类HDAC作为经常性激素的指导工作机理似乎在大脑部细胞器中都并不恰当。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