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所的重要作用

鸟嘌呤去底物肽（HDAC， histone deacetylase）是前列腺癌药物制造领域的热点。在人类中的面存在18种相同的HDAC，可以实质性拆成为4类：I类HDAC（HDAC1、2、3和8）主要存在于线粒体中的面，主要动态是给鸟嘌呤容羧酸。II类HDAC实质性分为：IIa类（HDAC4、5、7和9）和IIb类（HDAC6和10）。IV类HDAC11并不需要在脑部，肾和睾丸中的面表达造出来。III类HDAC与酵母抗原SIR2特别，用于NAD+而不是常用的肽促共有应答剂Zn2+。与传统的I类HDAC相同，II类HDAC并不是鸟嘌呤容羧酸肽。这类HDAC的肽活性区的一个极其重要——细胞内物（tyrosine）被组氨酸（histidine）转用，因而针对鸟嘌呤的容羧酸肽活性比I类HDAC较高1000多倍。因此，II类HDAC被普遍忽视并不是一个有活性的肽，而是一个结构抗原，通过联结其他抗原起作用。一个流行的假说是，II类HDAC可以比对特定氨基酸中的酪氨酸（lysine）的羧酸结构上，联结上以前可以招募别的抗原，比如I类HDAC中的面的HDAC3。HDAC3可以提供II类HDAC缺未出的去羧酸肽活性，并且还可以再次联结NCoR/SMRTRNA共有诱导复合体，从而严重影响等位基因RNA。另一个主要假说是，II类HDAC可以联结一些RNA表征（例如myocyte enhancer factor 2， MEF2），从而诱导这些RNA表征羧酸反应的等位基因RNA。然而只是因为II类HDAC对鸟嘌呤的肽活性很较高，就忽视II类HDAC没肽活性的推断是不严谨的。质谱深入原始数据分析全都肝细胞抗原的羧酸结构上注意到有很多肝细胞内都可以被羧酸化。这些肝细胞内不并不需要并不需要最主要线粒体内的抗原，则有肝基质和核糖体中的的抗原等。另外，细菌并没鸟嘌呤，但是在细菌中的，也注意到有很多抗原可以被羧酸结构上。这些证据都本来了II类HDAC很有可能还是有肽活性的，位点是与鸟嘌呤相同的其他肝细胞内。一个极好的例子就是IIb类HDAC6的位点之一是肝基质中的面的肌动抗原抗原。然而到在此之前为止，只有很少的IIa类HDAC的位点被注意到，部份还是通过过表达造出来的方法有证明的，并不一定是较长时间的生理周围环境下的真正的位点。HDAC4属于IIa类HDAC，在血清神经系统中的面，对多种诱导肌肉组织衰退的兴奋反应后，HDAC4的表达造出来量都会减缓。在因为衰引起的肌肉组织衰退症中的面，HDAC4在人类或者血清肌肉组织中的面的表达造出来量也都会减缓。HDAC4全都身敲除 (constitutive whole body knockout) 的血清在造出生以前很快因为股骨成年期极其而死亡。组织起来特异的HDAC4等位基因敲除的血清的原始数据显示HDAC4在较长时间的生理周围环境下不是必须的，但是在压力或者生病的周围环境下，它都会有原先的动态。因此，实质性洞察疟疾实质上下HDAC4的分子结构靶标可能都会开辟原先的治疗选择。2019年10月15日，帕利葛兰素史克母公司美国制造中的面心的史沛课题组在Cell Reports造出版题为HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain， PGC-1α， and Hsc70的评论，通过原先制造的除此以外的IIa类HDAC特异的单糖诱导剂，联结等位基因敲除的目的，注意到了三个全都原先的HDAC4肽位点：肌球抗原重链 (myosin hey chain isoforms，MyHC)，PGC-1α和热激抗原70 (Hsc70)，同时还深入原始数据分析了HDAC4羧酸这些位点的生理学意义。在此之前的很多针对IIa类HDAC的原始数据分析部份是通过诱导等位表观造出来的方法有来实现的。但是等位基因不表达造出来，导致整个抗原表达造出来减缓，并不必区分这类抗原作为肽或者是结构上抗原的动态。而在此之前造出版的为数不多的HDAC肽活性的单糖诱导剂，例如TSA， vorinostat (也叫SAHA)， 本来都并不需要诱导I类HDAC，对IIa类HDAC基本没活性。一个由Tempero Pharmaceuticals开发的叫做叫TMP195的单糖，算是针对IIa类HDAC比较特异的单糖诱导剂，但是它对IIa类HDAC的EC50大约在0.2 μM左右，活性并不很高。为了能够更加好的原始数据分析IIa类HDAC的动态，帕利母公司制造造出一个原先颖的IIa类HDAC诱导剂 --- NVS-HD1，更加为除此以外，EC50 < 1nM。NVS-HD1的选择性也很强，对于I类HDAC的EC50 都超过了1 μM。另外的两个单糖，NVS-HD2和NVS-HD3是同系列化合物的早期的诱导剂。用于这些特异的IIa类HDAC诱导剂，联结传统的等位基因knockdown 或者knockout，史沛课题组找到了三个HDAC4 (也可能是别的IIa类HDAC) 的位点。HDAC4可以去除MyHC上的羧酸。MyHC是导致肌肉组织收缩的sarcomere的主要成分。诱导 HDAC4可以减缓肝细胞内MyHC的量，并且在肝细胞和血清中的面诱导由用药（dexamethasone）和神经缺未出引起的MyHC的肝细胞内损未出。一个2010年的报道忽视神经系统中的面HDAC4的敲除可以诱导能交联MyHC的E3泛素连接肽MuRF1的等位基因RNA，从而预防由于去神经引起的肌肉组织衰退。而这短文揭示了一种相同的机制 --- 反之亦然羧酸反应MyHC抗原。HDAC4过表达造出来都会导致MyHC的交联，而肽活性缺未出的D840N突变体则不必。即使MuRF1过表达造出来后，IIa类HDAC诱导剂也足以阻扰MyHC的交联。因而可能的机理是，HDAC4被诱导后，MyHC上的酪氨酸被底物，所以不必被MuRF1加上泛素，也就不都会被泛素抗原体系统交联。MyHC是神经系统中的面的极其重要抗原，保持MyHC的抗原量就可以预防肌肉组织衰退，并且保持肌肉组织收缩动态。相似的机理也适用于HDAC4的另一个位点 --- PGC-1α。在肌肉组织特异性PGC-1α育种血清中的面，PGC-1α的mRNA减缓了> 10倍，而肝细胞内并不需要减缓？3倍，部份原因是PGC-1α都会被很快交联（t1/2？15分钟）。NVS-HD1不并不需要可以在肝细胞中的面而且可以在大鼠中的面减缓PGC-1α抗原素质，却不多见着严重影响PGC-1α mRNA素质。NVS-HD1减缓的PGC-1α肝细胞内的量也是？3倍，和育种血清类似于。在未出神经的血清肌肉组织中的面，即使PGC-1α mRNA素质明显降较高，HDAC4敲除或IIa类HDAC诱导剂也能阻扰PGC-1α抗原的减缓。诱导所有的 IIa类HDAC比单独的HDAC4缺未出精准度更加明显，与肝细胞内观察到的PGC-1α可以和所有的IIa类HDAC（I类HDAC不来）反之亦然联结的结果相符合，本来了IIa类HDAC中间可以互补作用。PGC-1α是细胞内和核糖体显现出通路中的面的极其重要RNA共有应答表征。过表达造出来PGC-1α的血清展示出造出优化的核糖体动态，类似于于运动后的变化。因此NVS-HD1可能在核糖体疟疾或者其他细胞内疟疾中的面发挥极其重要的作用。这短文也注意到HDAC4可以和Hsc70反之亦然联结，并且可以换成Hsc70的第128位酪氨酸的羧酸结构上。当HDAC4的肽活性被诱导以前，底物的Hsc70就不必极好的联结用药的复合体。但是只有与Hsc70和Hsp90联结的用药的复合体，才是被实质上都应答的可以联结用药的实质上。因而IIa类HDAC诱导剂可以诱导用药和复合体联结，从而预防由它引起的肌肉组织衰退。Hsc70是许多投资者抗原行使较长时间动态所必需的分子结构伴侣，因此其他极其重要途径也可能倍受HDAC4的通气。除此以外，这短文还注意到HDAC3，MEF2并不必和HDAC4反之亦然联结。IIa类HDAC诱导剂也并没严重影响MEF2羧酸反应的等位基因的表达造出来。在此之前指造出的IIa类HDAC作为结构上抗原的工作机理似乎在神经系统中的面并不无论如何。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