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关键性作用

组亚基去与此相反肽（HDAC， histone deacetylase）是癌症本品共同开发领域的版块。在人类中都存在18种显然相同的HDAC，可以有利于细分别为4类：I类HDAC（HDAC1、2、3和8）主要存在于核糖体中都，主要机制是给组亚基脱羧酸。II类HDAC有利于分别为：IIa类（HDAC4、5、7和9）和IIb类（HDAC6和10）。IV类HDAC11仅在脑，肺和子宫中都暗示。III类HDAC与酿酒酵母亚基SIR2相关，使用NAD+而不是常以的肽促共激活剂Zn2+。与传统文化的I类HDAC显然相同，II类HDAC这不是组亚基脱羧酸肽。这类HDAC的肽活性四区的一个重要——酪氨酸（tyrosine）被谷氨酸（histidine）取代，因而针对组亚基的脱羧酸肽活性比I类HDAC低1000多倍。因此，II类HDAC被视作这不是一个有活性的肽，而是一个在结构上亚基，通过转化其他亚基起起着。一个流行的方法论是，II类HDAC可以辨识特定数列从前谷氨酸（lysine）的羧酸在结构上上，转化上此后可以招募别的亚基，比如I类HDAC中都的HDAC3。HDAC3可以提供II类HDAC缺畏的去羧酸肽活性，并且还可以继续转化NCoR/SMRT转录共依赖性复合体，从而因素基因数列转录。另一个主要方法论是，II类HDAC可以转化一些转录因子（例如myocyte enhancer factor 2， MEF2），从而依赖性这些转录因子转录的基因数列转录。然而只是因为II类HDAC对组亚基的肽活性太低，就认为II类HDAC不会肽活性的假定是不严谨的。小分子数据分析全细胞会亚基的羧酸在结构上上找到有很多亚基质都可以被羧酸化。这些亚基质不仅仅包括核糖体内的亚基，都有核糖体和细胞会内从前的亚基等。另外，寄生虫并不会组亚基，但是在寄生虫从前，也找到有很多亚基可以被羧酸在结构上上。这些确凿证据都似乎了II类HDAC很无论如何还是有肽活性的，质子化是与组亚基显然相同的其他亚基质。一个不错的范例就是IIb类HDAC6的质子化之一是核糖体中都的微管亚基。然而到目前为止，只有甚少的IIa类HDAC的质子化被找到，大部分还是通过过暗示的方式表明的，这不一定是短时间的生理生态环境下的其实的质子化。HDAC4不属于IIa类HDAC，在肠道骨骼肌中都，对多种可借四肢衰退的刺激底物后，HDAC4的暗示量都会增大。在因为衰惹来的四肢衰退症中都，HDAC4在人类或者肠道四肢中都的暗示量也都会增大。HDAC4脸部敲除 (constitutive whole body knockout) 的肠道在出生此后慢慢地因为骨骼胚胎发育异常而死亡。有组织特异的HDAC4基因数列敲除的肠道的数据结果显示HDAC4在短时间的生理生态环境下不是只能的，但是在心理压力或者生病的生态环境下，它都会有取而代之机制。因此，有利于知晓癌症精神状态下HDAC4的分子靶标可能都会修筑取而代之治疗选择。2019年10月初15日，提在制药公司美国政府共同开发中都心的史峻课题组在Cell Reports刊发文中HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain， PGC-1α， and Hsc70的文章，通过新的共同开发的值得注意的IIa类HDAC特异的催化底物肽，转化基因数列敲除的手段，找到了三个全取而代之HDAC4肽质子化：肌球亚基重链 (myosin hey chain isoforms，MyHC)，PGC-1α和热激亚基70 (Hsc70)，同时还数据分析了HDAC4催化剂这些质子化的生理学普遍性。以前的很多针对IIa类HDAC的研究成果大部分是通过依赖性基因数列暗示的方式来实现的。但是基因数列不暗示，导致整个亚基暗示下降，这很难四区隔这类亚基作为肽或者是在结构上性亚基的机制。而目前刊发的为数不多的HDAC肽活性的催化底物肽，例如TSA， vorinostat (也叫SAHA)， 其实都只能依赖性I类HDAC，对IIa类HDAC基本不会活性。一个由Tempero Pharmaceuticals开发的被称作叫TMP195的催化底物，即使如此针对IIa类HDAC相当特异的催化底物肽，但是它对IIa类HDAC的EC50大约在0.2 μM大概，活性这不很低。为了能够非常好的研究成果IIa类HDAC的机制，提在公司共同开发出一个新的颖的IIa类HDAC肽 -- NVS-HD1，非常值得注意，EC50 < 1nM。NVS-HD1的选择性也很强，对于I类HDAC的EC50 都超过了1 μM。另外的两个催化底物，NVS-HD2和NVS-HD3是同系列化合物的早期的肽。使用这些特异的IIa类HDAC肽，转化传统文化的基因数列knockdown 或者knockout，史峻课题组找到了三个HDAC4 (也可能是别的IIa类HDAC) 的质子化。HDAC4可以去除MyHC上的羧酸。MyHC是导致四肢收缩的sarcomere的主要成分。依赖性 HDAC4可以增大细胞会内MyHC的量，并且在细胞会和肠道中都依赖性由利尿剂（dexamethasone）和神经缺畏惹来的MyHC的亚基质损畏。一个2010年的报道认为骨骼肌中都HDAC4的敲除可以依赖性能降解MyHC的E3泛素连接肽MuRF1的基因数列转录，从而预防由于去神经惹来的四肢衰退。而这篇文章揭示了一种显然相同的机制 -- 直接转录MyHC亚基。HDAC4过暗示都会导致MyHC的降解，而肽活性缺畏的D840N突变体则很难。即使MuRF1过暗示后，IIa类HDAC肽也足以阻拦MyHC的降解。因而可能的催化底物是，HDAC4被依赖性后，MyHC上的谷氨酸被与此相反，所以很难被MuRF1加上泛素，也就不都会被泛素亚基体系统降解。MyHC是骨骼肌中都的重要亚基，保持MyHC的亚基量就可以预防四肢衰退，并且保持四肢收缩机制。相似的催化底物也适用于HDAC4的另一个质子化 -- PGC-1α。在四肢特异性PGC-1α转基因数列肠道中都，PGC-1α的mRNA增大了> 10倍，而亚基质仅增大？3倍，部分原因是PGC-1α都会被慢慢地降解（t1/2？15分钟）。NVS-HD1不仅可以在细胞会中都而且可以在小鼠中都增大PGC-1α亚基水平，却不显着因素PGC-1α mRNA水平。NVS-HD1增大的PGC-1α亚基质的量也是？3倍，和转基因数列肠道类似。在畏神经的肠道四肢中都，即使PGC-1α mRNA水平极低，HDAC4敲除或IIa类HDAC肽也能阻拦PGC-1α亚基的下降。依赖性所有的 IIa类HDAC比单独的HDAC4缺畏效果非常明显，与细胞会内观察到的PGC-1α可以和所有的IIa类HDAC（I类HDAC从来不）直接转化的结果说明了，似乎了IIa类HDAC之间可以互补起着。PGC-1α是代谢和细胞会内产生自营中都的重要转录共激活因子。过暗示PGC-1α的肠道显出出改善的细胞会内机制，像是运动后的变化。因此NVS-HD1可能在细胞会内癌症或者其他代谢癌症中都发挥重要的起着。这篇文章也找到HDAC4可以和Hsc70直接转化，并且可以加到Hsc70的第128位谷氨酸的羧酸在结构上上。当HDAC4的肽活性被依赖性此后，与此相反的Hsc70就很难不错的转化利尿剂的受体。但是只有与Hsc70和Hsp90转化的利尿剂的受体，才是被显然激活的可以转化利尿剂的精神状态。因而IIa类HDAC肽可以依赖性利尿剂和受体转化，从而预防由它惹来的四肢衰退。Hsc70是许多客户服务亚基行使短时间机制所必需的分子伴侣，因此其他重要途径也可能受HDAC4的调节。特别之处，这篇文章还找到HDAC3，MEF2这很难和HDAC4直接转化。IIa类HDAC肽也并不会因素MEF2转录的基因数列的暗示。以前提出的IIa类HDAC作为在结构上性亚基的管理工作催化底物似乎在骨骼肌中都这不正确。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