Cell Rep │ 史隽课题组揭示3个全新的HDAC4酶活性质子化及其在肌肉萎缩症中的重要作用

组亚基去乙酰解构核糖体（HDAC， histone deacetylase）是白血病制剂研发教育领域的热点。在进化那时候普遍存在18种不同的HDAC，可以大幅度再分成4类：I类HDAC（HDAC1、2、3和8）主要普遍存在于细胞质那时候，主要功用是给组亚基透亚胺。II类HDAC大幅度分成：IIa类（HDAC4、5、7和9）和IIb类（HDAC6和10）。IV类HDAC11仅在脑干，脾和脾上腺那时候隐含。III类HDAC与酵母亚基SIR2相关，用于NAD+而不是常用的核糖体促共激活剂Zn2+。与习惯的I类HDAC不同，II类HDAC非常是组亚基透亚胺核糖体。这类HDAC的双链区外的一个关键——酪氨酸（tyrosine）被组氨酸（histidine）取代，因而针对组亚基的透亚胺双链比I类HDAC低1000多倍。因此，II类HDAC被普遍看来非常是一个有活性的核糖体，而是一个结构亚基，通过融合其他亚基起主导作用。一个广为人知的学说是，II类HDAC可以识别特定序列那时候丝氨酸（lysine）的亚胺标记，融合上此后可以应征别的亚基，比如I类HDAC那时候的HDAC3。HDAC3可以提供II类HDAC不足之处的去亚胺双链，并且还可以之前融合NCoR/SMRT核苷酸共选择性复合物，从而冲击基因序列核苷酸。另一个主要学说是，II类HDAC可以融合一些核苷酸因子（例如myocyte enhancer factor 2， MEF2），从而选择性这些核苷酸因子通气的基因序列核苷酸。然而只是因为II类HDAC对组亚基的双链很差，就看来II类HDAC并未双链的推论是不明晰的。质谱法分析全细胞亚基的亚胺标记推测有很多核糖体都可以被亚胺解构。这些核糖体毫无疑问包括细胞质内的亚基，包括真核细胞和核糖体那时候的亚基等。另外，细菌并并未组亚基，但是在细菌那时候，也推测有很多亚基可以被亚胺标记。这些证据都显然了II类HDAC很有不太可能还是有双链的，残基是与组亚基不同的其他核糖体。一个很好的例子就是IIb类HDAC6的残基之一是真核细胞那时候的微管亚基。然而到在此之前，只有并不多的IIa类HDAC的残基被推测，大体上上还是通过过隐含的方法断定的，非常一定是也就是说的认知环境下的真正的残基。HDAC4属于IIa类HDAC，在人体内骨头肌那时候，对多种抑止脊柱停滞的刺激重排后，HDAC4的隐含量会增大。在因为衰引起的脊柱停滞症那时候，HDAC4在进化或者人体内脊柱那时候的隐含量也会增大。HDAC4下半身敲除 (constitutive whole body knockout) 的人体内在成生此后再一因为骨头生长发育异常而死亡。组织性特异的HDAC4基因序列敲除的人体内的信息表明HDAC4在也就是说的认知环境下不是必须的，但是在压力或者生病的环境下，它会有更进一步功用。因此，大幅度了解疟疾静止状态下HDAC4的分子可靶标不太会修筑更进一步治疗同样。2019年10月15日，特斯制药公司旧金山研发那时候心的世界史怀课题组在Cell Reports发表发表文章题为HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain， PGC-1α， and Hsc70的发表文章，通过新研发的类似物的IIa类HDAC特异的多肽可选择性剂，融合基因序列敲除的手段，推测了三个全更进一步HDAC4核糖体残基：肌球亚基重链 (myosin hey chain isoforms，MyHC)，PGC-1α和热激亚基70 (Hsc70)，同时还分析了HDAC4催解构这些残基的认知学意味。过去的很多针对IIa类HDAC的研究课题大体上上是通过选择性基因序列隐含的方法来实现的。但是基因序列不隐含，所致整个亚基隐含增大，非常能对应这类亚基作为核糖体或者是持续性亚基的功用。而目前发表发表文章的广谱的HDAC双链的多肽可选择性剂，例如TSA， vorinostat (也叫SAHA)， 实际上都只能选择性I类HDAC，对IIa类HDAC大体上并未活性。一个由Tempero Pharmaceuticals开发的叫做叫TMP195的多肽可，算是针对IIa类HDAC比较特异的多肽可选择性剂，但是它对IIa类HDAC的EC50大约在0.2 μM左右，活性非常极低。为了能够更多的研究课题IIa类HDAC的功用，特斯公司研发成一个新奇的IIa类HDAC选择性剂 --- NVS-HD1，比较类似物，EC50 < 1nM。NVS-HD1的同样性也很强，对于I类HDAC的EC50 都超过了1 μM。另外的两个多肽可，NVS-HD2和NVS-HD3是同系列解构合物的早期的选择性剂。用于这些特异的IIa类HDAC选择性剂，融合习惯的基因序列knockdown 或者knockout，世界史怀课题组找到了三个HDAC4 (也不太可能是别的IIa类HDAC) 的残基。HDAC4可以去除MyHC上的亚胺。MyHC是所致脊柱收缩的sarcomere的主要成分。选择性 HDAC4可以增大细胞内MyHC的量，并且在细胞和人体内那时候选择性由本品（dexamethasone）和神经不足之处引起的MyHC的核糖体损失。一个2010年的报道看来骨头肌那时候HDAC4的敲除可以选择性能降解MyHC的E3泛素连接核糖体MuRF1的基因序列核苷酸，从而预防由于去神经引起的脊柱停滞。而这篇发表文章揭示了一种不同的机制 --- 直接通气MyHC亚基。HDAC4过隐含会所致MyHC的降解，而双链不足之处的D840N突变体则不用。即使MuRF1过隐含后，IIa类HDAC选择性剂也足以阻止MyHC的降解。因而不太可能的机理是，HDAC4被选择性后，MyHC上的丝氨酸被乙酰解构，所以不用被MuRF1加上泛素，也就不会被泛素亚基体系统降解。MyHC是骨头肌那时候的关键亚基，保持MyHC的亚基量就可以预防脊柱停滞，并且保持脊柱收缩功用。相似的机理也适用于HDAC4的另一个残基 --- PGC-1α。在脊柱特异性PGC-1α转基因序列人体内那时候，PGC-1α的mRNA增大了> 10倍，而核糖体仅增大？3倍，大多原因是PGC-1α会被再一降解（t1/2？15分钟）。NVS-HD1不仅可以在细胞那时候而且可以在啮齿类动物那时候增大PGC-1α亚基高水平，却不显着冲击PGC-1α mRNA高水平。NVS-HD1增大的PGC-1α核糖体的量也是？3倍，和转基因序列人体内类似。在失神经的人体内脊柱那时候，即使PGC-1α mRNA高水平轻微降低，HDAC4敲除或IIa类HDAC选择性剂也能阻止PGC-1α亚基的增大。选择性所有的 IIa类HDAC比单独的HDAC4不足之处效果更轻微，与细胞内观察到的PGC-1α可以和所有的IIa类HDAC（I类HDAC不行）直接融合的结果无法解释，显然了IIa类HDAC之间可以互补主导作用。PGC-1α是降解和核糖体产生移动式那时候的关键核苷酸共激活因子。过隐含PGC-1α的人体内表现成提升的核糖体功用，区外别于运动所后的变解构。因此NVS-HD1不太可能在核糖体疟疾或者其他降解疟疾那时候起着关键的主导作用。这篇发表文章也推测HDAC4可以和Hsc70直接融合，并且可以替换Hsc70的第128位丝氨酸的亚胺标记。当HDAC4的双链被选择性此后，乙酰解构的Hsc70就不用很好的融合本品的复合物。但是只有与Hsc70和Hsp90融合的本品的复合物，才是被完全激活的可以融合本品的静止状态。因而IIa类HDAC选择性剂可以选择性本品和复合物融合，从而预防由它引起的脊柱停滞。Hsc70是许多零售商亚基行使权力也就是说功用所必需的分子可伴侣，因此其他关键途径也不太可能受HDAC4的通气。值得注意，这篇发表文章还推测HDAC3，MEF2非常能和HDAC4直接融合。IIa类HDAC选择性剂也并并未冲击MEF2通气的基因序列的隐含。过去提成的IIa类HDAC作为持续性亚基的指导机理也许在骨头肌那时候非常正确。更早成处: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