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起到

核酸去乙酰化时激酶（HDAC， histone deacetylase）是癌症药物技术开发教育领域的近期。在生命体当中依赖于18种相异的HDAC，可以再进一步细分为4类：I类HDAC（HDAC1、2、3和8）主要依赖于于体巨噬细胞当中，主要系统是给核酸干烯丙基。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，肾和乳头当中解读。III类HDAC与酵母肽SIR2就其，使用NAD+而不是常用的激酶促共激活剂Zn2+。与传统的I类HDAC相异，II类HDAC并不是核酸干烯丙基激酶。这类HDAC的选择性区的一个不可忽视——酪氨酸（tyrosine）被组氨酸（histidine）取代，因而针对核酸的干烯丙基选择性比I类HDAC低1000多倍。因此，II类HDAC被视作并不是一个有活性的激酶，而是一个骨架肽，通过混合其他肽起效用。一个流行的假说是，II类HDAC可以识别特定序列里面赖氨酸（lysine）的烯丙基去除，混合上之后可以招募别的肽，比如I类HDAC当中的HDAC3。HDAC3可以提供II类HDAC局限性的去烯丙基选择性，并且还可以在此期间混合NCoR/SMRT核糖体共选择性复合物，从而受到影响等位基因核糖体。另一个主要假说是，II类HDAC可以混合一些核糖体因子（例如myocyte enhancer factor 2， MEF2），从而选择性这些核糖体因子调控的等位基因核糖体。然而只是因为II类HDAC对核酸的选择性大幅提高，就认为II类HDAC没选择性的推断是不条理的。质谱统计分析均巨噬细胞肽的烯丙基去除发现有很多肽质都可以被烯丙基化时。这些肽质并不一定有数体巨噬细胞内的肽，还有数核糖体和细胞质里面的肽等。另外，芽孢并没核酸，但是在芽孢里面，也发现有很多肽可以被烯丙基去除。这些证据都暗示了II类HDAC很有可能还是有选择性的，羧酸是与核酸相异的其他肽质。一个很差的举例就是IIb类HDAC6的羧酸之一是核糖体当中的复合物肽。然而到现有为止，只有甚少的IIa类HDAC的羧酸被发现，大部分还是通过过解读的方法证明的，并不一定是但会的内分泌生态系统下的其实的羧酸。HDAC4属于IIa类HDAC，在人体内外周当中，对多种诱导神经锐减的刺激反应后，HDAC4的解读量都会减低。在因为绝引发的神经锐减症当中，HDAC4在生命体或者人体内神经当中的解读量也都会减低。HDAC4均身敲除 (constitutive whole body knockout) 的人体内在出世之后很快因为颅骨发育所致而死亡。其发展特异的HDAC4等位基因敲除的人体内的数据推断HDAC4在但会的内分泌生态系统下不是只能的，但是在负荷或者重病的生态系统下，它都会有一原先系统。因此，再进一步了解到疾病静止状态下HDAC4的分子靶标可能都会另辟一原先治疗选择。2019年10月15日，普利制药公司美国技术开发当中心的史隽课题组在Cell Reports出版篇名HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain， PGC-1α， and Hsc70的发表文章，通过原先技术开发的强效的IIa类HDAC特异的小分子选择性剂，混合等位基因敲除的手段，发现了三个均一原先HDAC4激酶羧酸：肌球肽重链 (myosin hey chain isoforms，MyHC)，PGC-1α和热激肽70 (Hsc70)，同时还统计分析了HDAC4催化剂时这些羧酸的内分泌学内涵。过去的很多针对IIa类HDAC的研究大部分是通过选择性等位基因解读的方法来实现的。但是等位基因不解读，致使整个肽解读减缓，并只能区分这类肽作为激酶或者是不相关的肽的系统。而现有出版的抗病毒的HDAC选择性的小分子选择性剂，例如TSA， vorinostat (也叫SAHA)， 实际上都只能选择性I类HDAC，对IIa类HDAC基本没活性。一个由Tempero Pharmaceuticals开发的叫做叫TMP195的小分子，算是针对IIa类HDAC尤其特异的小分子选择性剂，但是它对IIa类HDAC的EC50差不多在0.2 μM近，活性并不很高。为了能够更好的研究IIa类HDAC的系统，普利公司技术开发出一个原先颖的IIa类HDAC选择性剂 -- NVS-HD1，非常强效，EC50 < 1nM。NVS-HD1的选择性也很强，对于I类HDAC的EC50 都超过了1 μM。另外的两个小分子，NVS-HD2和NVS-HD3是同系列化时合物的早期的选择性剂。使用这些特异的IIa类HDAC选择性剂，混合传统的等位基因knockdown 或者knockout，史隽课题组找到了三个HDAC4 (也可能是别的IIa类HDAC) 的羧酸。HDAC4可以去除MyHC上的烯丙基。MyHC是致使神经收缩的sarcomere的主要成分。选择性 HDAC4可以减低巨噬细胞内MyHC的量，并且在巨噬细胞和人体内当中选择性由地塞米松（dexamethasone）和神经局限性引发的MyHC的肽质损失。一个2010年的报道认为外周当中HDAC4的敲除可以选择性能降解MyHC的E3泛素连接激酶MuRF1的等位基因核糖体，从而预防性由于去神经引发的神经锐减。而这短文揭示了一种相异的机制 -- 反之亦然调控MyHC肽。HDAC4过解读都会致使MyHC的降解，而选择性局限性的D840N突变体则只能。即使MuRF1过解读后，IIa类HDAC选择性剂也足以阻止MyHC的降解。因而可能的内源性是，HDAC4被选择性后，MyHC上的赖氨酸被乙酰化时，所以只能被MuRF1加上泛素，也就不都会被泛素肽体系统降解。MyHC是外周当中的不可忽视肽，保持MyHC的肽量就可以预防性神经锐减，并且保持神经收缩系统。相似的内源性也适用于HDAC4的另一个羧酸 -- PGC-1α。在神经特异性PGC-1α转等位基因人体内当中，PGC-1α的mRNA减低了> 10倍，而肽质仅减低？3倍，部分原因是PGC-1α都会被很快降解（t1/2？15分钟）。NVS-HD1不仅可以在巨噬细胞当中而且可以在毒素当中减低PGC-1α肽素质，却不显着受到影响PGC-1α mRNA素质。NVS-HD1减低的PGC-1α肽质的量也是？3倍，和转等位基因人体内类似。在失神经的人体内神经当中，即使PGC-1α mRNA素质相比降低，HDAC4敲除或IIa类HDAC选择性剂也能阻止PGC-1α肽的减缓。选择性所有的 IIa类HDAC比单独的HDAC4局限性效果更相比，与巨噬细胞内观察到的PGC-1α可以和所有的IIa类HDAC（I类HDAC不行）反之亦然混合的结果由此可知，暗示了IIa类HDAC之间可以互补效用。PGC-1α是代谢和细胞质归因于路中当中的不可忽视核糖体共激活因子。过解读PGC-1α的人体内发挥出改善的细胞质系统，类似于运动后的变化时。因此NVS-HD1可能在细胞质疾病或者其他代谢疾病当中发挥不可忽视的效用。这短文也发现HDAC4可以和Hsc70反之亦然混合，并且可以加到Hsc70的第128位赖氨酸的烯丙基去除。当HDAC4的选择性被选择性之后，乙酰化时的Hsc70就只能很差的混合地塞米松的复合物。但是只有与Hsc70和Hsp90混合的地塞米松的复合物，才是被实质上激活的可以混合地塞米松的静止状态。因而IIa类HDAC选择性剂可以选择性地塞米松和复合物混合，从而预防性由它引发的神经锐减。Hsc70是许多客户肽行使但会系统所必需的分子夫妻，因此其他不可忽视途径也可能受HDAC4的适度。除此以外，这短文还发现HDAC3，MEF2并只能和HDAC4反之亦然混合。IIa类HDAC选择性剂也并没受到影响MEF2调控的等位基因的解读。过去驳斥的IIa类HDAC作为不相关的肽的实习内源性似乎在外周当中并不正确。原始出处: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