Cell Rep │ 史隽课题组揭示3个全新的HDAC4酶活性底物及其在四肢萎缩症中的重要作用

遗传物质去乙酰化时激酶（HDAC， histone deacetylase）是癌症药物生产行业的热点。在本能中会存在18种这不相同的HDAC，可以全面性细分成4类：I类HDAC（HDAC1、2、3和8）主要存在于蛋白质核中会，主要机制是给遗传物质福乙基。II类HDAC全面性分成：IIa类（HDAC4、5、7和9）和IIb类（HDAC6和10）。IV类HDAC11仅在脑细胞，肾和阴囊中会暗示。III类HDAC与酵母蛋白质SIR2相关，运用于NAD+而不是常用的激酶促共激活剂Zn2+。与传统文化的I类HDAC这不相同，II类HDAC这不是遗传物质福乙基激酶。这类HDAC的催化反应时活性区的一个关键性——酪氨酸（tyrosine）被苯甲酸（histidine）取代，因而针对遗传物质的福乙基催化反应时活性比I类HDAC低1000多倍。因此，II类HDAC被普遍认为这不是一个有活性的激酶，而是一个结构蛋白质，通过为基础其他蛋白质起效用。一个流行的理论是，II类HDAC可以识别特定序列中都胺基酸（lysine）的乙基粘贴，为基础上此后可以招募别的蛋白质，比如I类HDAC中会的HDAC3。HDAC3可以提供II类HDAC缺失的去乙基催化反应时活性，并且还可以继续为基础NCoR/SMRT激活共诱发复合物，从而影响突变激活。另一个主要理论是，II类HDAC可以为基础一些激活因子（例如myocyte enhancer factor 2， MEF2），从而诱发这些激活因子介导的突变激活。然而只是因为II类HDAC对遗传物质的催化反应时活性很低，就认为II类HDAC不能催化反应时活性的推论是不条理的。质谱量化时全蛋白质蛋白质的乙基粘贴辨认借助于有很多蛋白质内都可以被乙基化时。这些蛋白质内不仅仅包含蛋白质核内的蛋白质，还包含核糖体和蛋白质核中都的蛋白质等。另外，细菌并不能遗传物质，但是在细菌中都，也辨认借助于有很多蛋白质可以被乙基粘贴。这些证据都暗示了II类HDAC很有可能还是有催化反应时活性的，残基是与遗传物质这不相同的其他蛋白质内。一个不错的比如说就是IIb类HDAC6的残基之一是核糖体中会的微管蛋白质。然而到以外为止，只有这不多的IIa类HDAC的残基被辨认借助于，大其余部分还是通过过暗示的方式证明的，不一定是也就是说的生理状况下的根本的残基。HDAC4属于IIa类HDAC，在活体骨骼肌中会，对多种抑止四肢锐减的刺激反应后，HDAC4的暗示量会提高。在因为变引起的四肢锐减症中会，HDAC4在本能或者活体四肢中会的暗示量也会提高。HDAC4身躯敲除 (constitutive whole body knockout) 的活体在借助于生此后马上因为骨骼胚胎所致而死亡。组织性特异的HDAC4突变敲除的活体的数据显示HDAC4在也就是说的生理状况下不是必须的，但是在压力或者患病的状况下，它会有取而代之机制。因此，全面性了解哮喘状态下HDAC4的分子贝克曼可能会开辟取而代之治疗选择。2019年10月底15日，提在制药公司美国生产中会心的文化史衡课题组在Cell Reports刊借助于题为HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain， PGC-1α， and Hsc70的文章，通过新生产的强效的IIa类HDAC特异的催化反应诱发剂，为基础突变敲除的手段，辨认借助于了三个全取而代之HDAC4激酶残基：肌球蛋白质重链 (myosin hey chain isoforms，MyHC)，PGC-1α和热激蛋白质70 (Hsc70)，同时还量化时了HDAC4催化反应时这些残基的生理学象征意义。那时候的很多针对IIa类HDAC的研究课题大其余部分是通过诱发突变暗示的方式来实现的。但是突变不暗示，加剧整个蛋白质暗示减少，这不会区分这类蛋白质作为激酶或者是结构性蛋白质的机制。而以外刊借助于的广谱的HDAC催化反应时活性的催化反应诱发剂，例如TSA， vorinostat (也叫SAHA)， 说是都只能诱发I类HDAC，对IIa类HDAC基本不能活性。一个由Tempero Pharmaceuticals开发的叫做叫TMP195的催化反应，算是针对IIa类HDAC相当特异的催化反应诱发剂，但是它对IIa类HDAC的EC50大约在0.2 μM大约，活性这不颇高。为了能够很好的研究课题IIa类HDAC的机制，提在公司生产借助于一个个人化时的IIa类HDAC诱发剂 --- 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。另外的两个催化反应，NVS-HD2和NVS-HD3是同系列化时合物的早期的诱发剂。运用于这些特异的IIa类HDAC诱发剂，为基础传统文化的突变knockdown 或者knockout，文化史衡课题组找到了三个HDAC4 (也可能是别的IIa类HDAC) 的残基。HDAC4可以去除MyHC上的乙基。MyHC是加剧四肢收缩的sarcomere的主要成分。诱发 HDAC4可以提高蛋白质内MyHC的量，并且在蛋白质和活体中会诱发由高血压（dexamethasone）和大脑细胞缺失引起的MyHC的蛋白质内损失。一个2010年的报道认为骨骼肌中会HDAC4的敲除可以诱发能降解MyHC的E3泛素连接激酶MuRF1的突变激活，从而预防由于去大脑细胞引起的四肢锐减。而这篇文章揭示了一种这不相同的机制 --- 这样一来介导MyHC蛋白质。HDAC4过暗示会加剧MyHC的降解，而催化反应时活性缺失的D840N突变体则不会。即使MuRF1过暗示后，IIa类HDAC诱发剂也足以阻止MyHC的降解。因而可能的机理是，HDAC4被诱发后，MyHC上的胺基酸被乙酰化时，所以不会被MuRF1加上泛素，也就不会被泛素蛋白质体系统降解。MyHC是骨骼肌中会的关键性蛋白质，保持MyHC的蛋白质量就可以预防四肢锐减，并且保持四肢收缩机制。相似的机理也适用于HDAC4的另一个残基 --- PGC-1α。在四肢特异性PGC-1α转突变活体中会，PGC-1α的mRNA提高了> 10倍，而蛋白质内仅提高？3倍，其余部分缘故是PGC-1α会被马上降解（t1/2？15分钟）。NVS-HD1不仅可以在蛋白质中会而且可以在灵长类动物中会提高PGC-1α蛋白质水平，却不显着影响PGC-1α mRNA水平。NVS-HD1提高的PGC-1α蛋白质内的量也是？3倍，和转突变活体相同。在失大脑细胞的活体四肢中会，即使PGC-1α mRNA水平明显降低，HDAC4敲除或IIa类HDAC诱发剂也能阻止PGC-1α蛋白质的减少。诱发所有的 IIa类HDAC比分开的HDAC4缺失效果更明显，与蛋白质内观察到的PGC-1α可以和所有的IIa类HDAC（I类HDAC不行）这样一来为基础的结果相符合，暗示了IIa类HDAC之间可以互补效用。PGC-1α是代谢和蛋白质核诱发通路中会的关键性激活共激活因子。过暗示PGC-1α的活体表现借助于改善的蛋白质核机制，区别于爱国运动后的变化时。因此NVS-HD1可能在蛋白质核哮喘或者其他代谢哮喘中会发挥关键性的效用。这篇文章也辨认借助于HDAC4可以和Hsc70这样一来为基础，并且可以改成Hsc70的第128位胺基酸的乙基粘贴。当HDAC4的催化反应时活性被诱发此后，乙酰化时的Hsc70就不会不错的为基础高血压的受体。但是只有与Hsc70和Hsp90为基础的高血压的受体，才是被完全激活的可以为基础高血压的状态。因而IIa类HDAC诱发剂可以诱发高血压和受体为基础，从而预防由它引起的四肢锐减。Hsc70是许多投资者蛋白质行使也就是说机制所须要的分子夫妻，因此其他关键性途径也可能受HDAC4的调节。在在，这篇文章还辨认借助于HDAC3，MEF2这不会和HDAC4这样一来为基础。IIa类HDAC诱发剂也并不能影响MEF2介导的突变的暗示。那时候提借助于的IIa类HDAC作为结构性蛋白质的工作机理似乎在骨骼肌中会这不确实。原始借助于处: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