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

组肽去脯氨酸激酶（HDAC， histone deacetylase）是帕金森氏症药物技术开发科技领域的热点。在生命中所发挥功用18种相异的HDAC，可以进一步区分成4类：I类HDAC（HDAC1、2、3和8）主要发挥功用于线粒体中所，主要也就是说功能是给组肽扶丝氨酸。II类HDAC进一步分成：IIa类（HDAC4、5、7和9）和IIb类（HDAC6和10）。IV类HDAC11仅在脑干，肾和睾丸中所表达出来。III类HDAC与发酵肽SIR2相关，可用NAD+而不是常用的激酶促一共激活剂Zn2+。与传统的I类HDAC相异，II类HDAC愈来愈为是组肽扶丝氨酸激酶。这类HDAC的激酶区的一个极为重要——组氨酸（tyrosine）被组氨酸（histidine）替换，因而针对组肽的扶丝氨酸激酶比I类HDAC高于1000多倍。因此，II类HDAC被并不认为愈来愈为是一个有活性的激酶，而是一个结构肽，通过紧密结合其他肽起功用。一个流行的假说是，II类HDAC可以标记特定序列里头赖氨酸（lysine）的丝氨酸词句，紧密结合上便可以应征别的肽，比如I类HDAC中所的HDAC3。HDAC3可以提供II类HDAC纠正的去丝氨酸激酶，并且还可以继续紧密结合NCoR/SMRT酪氨酸一共抑止复合物，从而影响基因序列酪氨酸。另一个主要假说是，II类HDAC可以紧密结合一些酪氨酸因子（例如myocyte enhancer factor 2， MEF2），从而抑止这些酪氨酸因子调控的基因序列酪氨酸。然而只是因为II类HDAC对组肽的激酶较高于，就认为II类HDAC未激酶的假定是不严谨的。小分子分析全细胞肽的丝氨酸词句注意到有很多肽质都可以被丝氨酸化。这些肽质不仅仅还包括线粒体内的肽，最主要细胞内和线粒体里头的肽等。另外，细菌并未组肽，但是在细菌里头，也注意到有很多肽可以被丝氨酸词句。这些迹象都只不过了II类HDAC很意味著还是有激酶的，丝氨酸是与组肽相异的其他肽质。一个极好的举例就是IIb类HDAC6的丝氨酸之一是细胞内中所的微管肽。然而到现有为止，只有很少的IIa类HDAC的丝氨酸被注意到，以外还是通过过表达出来的方法证明的，愈来愈为一定是较长时间的病理周边环境下的真正的丝氨酸。HDAC4归入IIa类HDAC，在DDT骨盆肌中所，对多种其会手部剧减的诱发反应会后，HDAC4的表达出来量会减高于。在因为衰招致的手部剧减症中所，HDAC4在生命或者DDT手部中所的表达出来量也会减高于。HDAC4手脚敲除 (constitutive whole body knockout) 的DDT在显露生便迅速因为骨盆发育异常而失踪。组织性特异的HDAC4基因序列敲除的DDT的信息显示HDAC4在较长时间的病理周边环境下不是不能的，但是在压力或者生病的周边环境下，它会有最初也就是说功能。因此，进一步了解传染病正常下HDAC4的分子靶标但会开辟最初病患为了让。2019年10月15日，提在三洋该公司美国技术开发中所心的巨著隽课题组在Cell Reports撰写题为HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain， PGC-1α， and Hsc70的发表文章，通过新技术开发的众所周知的IIa类HDAC特异的组分胺，紧密结合基因序列敲除的技术手段，注意到了三个全最初HDAC4激酶丝氨酸：肌球肽重链 (myosin hey chain isoforms，MyHC)，PGC-1α和热激肽70 (Hsc70)，同时还分析了HDAC4催化这些丝氨酸的病理学意义。实际上的很多针对IIa类HDAC的研究工作以外是通过抑止基因序列表达出来的方法来充分利用的。但是基因序列不表达出来，导致整个肽表达出来减缓，愈来愈为能区分这类肽作为激酶或者是整体肽的也就是说功能。而现有撰写的为数不多的HDAC激酶的组分胺，例如TSA， vorinostat (也叫SAHA)， 回事都只能抑止I类HDAC，对IIa类HDAC也就是说未活性。一个由Tempero Pharmaceuticals开发设计的称作叫TMP195的组分，却是针对IIa类HDAC相当特异的组分胺，但是它对IIa类HDAC的EC50大约在0.2 μM左右，活性愈来愈为较高。为了能够愈来愈好的研究工作IIa类HDAC的也就是说功能，提在该公司技术开发显露一个新颖的IIa类HDAC胺 --- NVS-HD1，愈来愈为众所周知，EC50 < 1nM。NVS-HD1的为了让性也很强，对于I类HDAC的EC50 都超过了1 μM。另外的两个组分，NVS-HD2和NVS-HD3是同系列化合物的早期的胺。可用这些特异的IIa类HDAC胺，紧密结合传统的基因序列knockdown 或者knockout，巨著隽课题组找到了三个HDAC4 (也不太可能是别的IIa类HDAC) 的丝氨酸。HDAC4可以去除MyHC上的丝氨酸。MyHC是导致手部收缩的sarcomere的主要成分。抑止 HDAC4可以减高于细胞内MyHC的量，并且在细胞和DDT中所抑止由类固醇（dexamethasone）和神经纠正招致的MyHC的肽质损失。一个2010年的报道认为骨盆肌中所HDAC4的敲除可以抑止能降解MyHC的E3泛素连接激酶MuRF1的基因序列酪氨酸，从而预防由于去神经招致的手部剧减。而这篇发表文章揭示了一种相异的机制 --- 这样一来调控MyHC肽。HDAC4过表达出来会导致MyHC的降解，而激酶纠正的D840N突变体则不能。即使MuRF1过表达出来后，IIa类HDAC胺也足以迫使MyHC的降解。因而不太可能的催化反应是，HDAC4被抑止后，MyHC上的赖氨酸被脯氨酸，所以不能被MuRF1加上泛素，也就不会被泛素肽体系统降解。MyHC是骨盆肌中所的极为重要肽，保持MyHC的肽量就可以预防手部剧减，并且保持手部收缩也就是说功能。相似的催化反应也适用于HDAC4的另一个丝氨酸 --- PGC-1α。在手部特异性PGC-1α转基因序列DDT中所，PGC-1α的mRNA减高于了> 10倍，而肽质仅减高于？3倍，部分状况是PGC-1α会被迅速降解（t1/2？15分钟）。NVS-HD1不仅可以在细胞中所而且可以在DDT中所减高于PGC-1α肽水平，却澹着影响PGC-1α mRNA水平。NVS-HD1减高于的PGC-1α肽质的量也是？3倍，和转基因序列DDT十分相似。在失神经的DDT手部中所，即使PGC-1α mRNA水平相对来说降高于，HDAC4敲除或IIa类HDAC胺也能迫使PGC-1α肽的减缓。抑止所有的 IIa类HDAC比这样一来的HDAC4纠正真实感愈来愈相对来说，与细胞内辨别到的PGC-1α可以和所有的IIa类HDAC（I类HDAC不行）这样一来紧密结合的结果完全符合，只不过了IIa类HDAC间可以互补功用。PGC-1α是糖类和线粒体消除通路中所的极为重要酪氨酸一共激活因子。过表达出来PGC-1α的DDT表现显露增加的线粒体也就是说功能，十分相似于青年运动后的叠加。因此NVS-HD1不太可能在线粒体传染病或者其他糖类传染病中所发挥极为重要的功用。这篇发表文章也注意到HDAC4可以和Hsc70这样一来紧密结合，并且可以替换Hsc70的第128位赖氨酸的丝氨酸词句。当HDAC4的激酶被抑止便，脯氨酸的Hsc70就不能极好的紧密结合类固醇的细胞因子。但是只有与Hsc70和Hsp90紧密结合的类固醇的细胞因子，才是被只不过激活的可以紧密结合类固醇的正常。因而IIa类HDAC胺可以抑止类固醇和细胞因子紧密结合，从而预防由它招致的手部剧减。Hsc70是许多客户肽行使较长时间也就是说功能所必需的分子伴侣，因此其他极为重要途径也不太可能受HDAC4的调节。正因如此，这篇发表文章还注意到HDAC3，MEF2愈来愈为能和HDAC4这样一来紧密结合。IIa类HDAC胺也并未影响MEF2调控的基因序列的表达出来。实际上提显露的IIa类HDAC作为整体肽的工作催化反应似乎在骨盆肌中所愈来愈为正确。早期显露处: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