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关键作用

酪氨酸去乙酰所谓酶酶（HDAC， histone deacetylase）是癌症药物开发领域的热点。在本能中的存有18种相异的HDAC，可以进一步细分为4类：I类HDAC（HDAC1、2、3和8）主要存有于真核细胞中的，主要特性是给酪氨酸脱烯丙基。II类HDAC进一步分为：IIa类（HDAC4、5、7和9）和IIb类（HDAC6和10）。IV类HDAC11数在脑，肾和生殖器官中的解读。III类HDAC与酵母酶SIR2相关，常用NAD+而不是常用的酶酶促共约介导剂Zn2+。与传统观念的I类HDAC相异，II类HDAC并不是酪氨酸脱烯丙基酶酶。这类HDAC的酶酵素北区的一个极其重要——酪氨酸（tyrosine）被组氨酸（histidine）变为，因而针对酪氨酸的脱烯丙基酶酵素比I类HDAC高于1000多倍。因此，II类HDAC被普遍认为并不是一个有活性的酶酶，而是一个形态酶，通过结合其他酶起作用。一个流行的理论是，II类HDAC可以标识特定序列里面天冬氨酸（lysine）的烯丙基标记，结合上以后可以招募别的酶，比如I类HDAC中的的HDAC3。HDAC3可以提供II类HDAC缺失的去烯丙基酶酵素，并且还可以继续结合NCoR/SMRT核苷酸共约诱发复合物，从而严重影响基因序列核苷酸。另一个主要理论是，II类HDAC可以结合一些核苷酸突变（例如myocyte enhancer factor 2， MEF2），从而诱发这些核苷酸突变依赖性的基因序列核苷酸。然而只是因为II类HDAC对酪氨酸的酶酵素很高于，就认为II类HDAC没酶酵素的推论是不严谨的。质谱分析全细胞酶的烯丙基标记发掘出有很多酶质都可以被烯丙基所谓。这些酶质不数数包含真核细胞内的酶，还包含叶绿体和核糖体里面的酶等。另外，菌株并没酪氨酸，但是在菌株里面，也发掘出有很多酶可以被烯丙基标记。这些证据都似乎了II类HDAC很有似乎还是有酶酵素的，质子化是与酪氨酸相异的其他酶质。一个很差的举例来说就是IIb类HDAC6的质子化之一是叶绿体中的的微管酶。然而到现阶段，只有数数的IIa类HDAC的质子化被发掘出，几乎还是通过过解读的方法证明的，这不是也就是说的生理周围环境下的确实的质子化。HDAC4属于IIa类HDAC，在人体内头骨肌中的，对多种正向脊柱剧减的冲动重排后，HDAC4的解读幅度会提高。在因为衰导致的脊柱剧减症中的，HDAC4在本能或者人体内脊柱中的的解读幅度也会提高。HDAC4全身敲除 (constitutive whole body knockout) 的人体内在不止生以后便因为头骨发育异常而死亡。组织性特异的HDAC4基因序列敲除的人体内的数据看出HDAC4在也就是说的生理周围环境下不是不必的，但是在担忧或者生病的周围环境下，它会有新特性。因此，进一步了解病症状态下HDAC4的原子靶标似乎会开辟新治疗为了让。2019年10月底15日，博拉三洋公司美国开发中的心的世界史隽课题组在Cell Reports刊登题为HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain， PGC-1α， and Hsc70的文章，通过新开发的强效的IIa类HDAC特异的小原子药物，结合基因序列敲除的目的，发掘出了三个全新HDAC4酶酶质子化：肌球酶重链 (myosin hey chain isoforms，MyHC)，PGC-1α和热激酶70 (Hsc70)，同时还分析了HDAC4催所谓这些质子化的生理学意义。以前的很多针对IIa类HDAC的研究课题几乎是通过诱发基因序列解读的方法来实现的。但是基因序列不解读，导致整个酶解读降高于，并不能北区分这类酶作为酶酶或者是形态性酶的特性。而目前刊登的广谱的HDAC酶酵素的小原子药物，例如TSA， vorinostat (也叫SAHA)， 其实都才会诱发I类HDAC，对IIa类HDAC基本没活性。一个由Tempero Pharmaceuticals联合开发的称之为叫TMP195的小原子，算是针对IIa类HDAC更是加特异的小原子药物，但是它对IIa类HDAC的EC50有约在0.2 μM左右，活性并不很高。为了能够更是好的研究课题IIa类HDAC的特性，博拉公司开发不止一个新颖的IIa类HDAC药物 -- NVS-HD1，更是加强效，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。另外的两个小原子，NVS-HD2和NVS-HD3是同系列所谓合物的早期的药物。常用这些特异的IIa类HDAC药物，结合传统观念的基因序列knockdown 或者knockout，世界史隽课题组找到了三个HDAC4 (也似乎是别的IIa类HDAC) 的质子化。HDAC4可以去除MyHC上的烯丙基。MyHC是导致脊柱收缩的sarcomere的主要成分。诱发 HDAC4可以提高细胞内MyHC的幅度，并且在细胞和人体内中的诱发由地塞米松（dexamethasone）和脊髓缺失导致的MyHC的酶质损失。一个2010年的报道认为头骨肌中的HDAC4的敲除可以诱发能降解MyHC的E3泛素连接酶酶MuRF1的基因序列核苷酸，从而卫生保健由于去脊髓导致的脊柱剧减。而这一段话揭示了一种相异的机制 -- 直接依赖性MyHC酶。HDAC4过解读会导致MyHC的降解，而酶酵素缺失的D840N突变体则不能。即使MuRF1过解读后，IIa类HDAC药物也足以阻止MyHC的降解。因而似乎的机理是，HDAC4被诱发后，MyHC上的天冬氨酸被乙酰所谓，所以不能被MuRF1加上泛素，也就不会被泛素酶体系统降解。MyHC是头骨肌中的的极其重要酶，保持MyHC的酶幅度就可以卫生保健脊柱剧减，并且保持脊柱收缩特性。相似的机理也适用于HDAC4的另一个质子化 -- PGC-1α。在脊柱特异性PGC-1α转基因序列人体内中的，PGC-1α的mRNA提高了> 10倍，而酶质数提高？3倍，部分缘故是PGC-1α会被便降解（t1/2？15分钟）。NVS-HD1不数可以在细胞中的而且可以在大鼠中的提高PGC-1α酶程度，却不显着严重影响PGC-1α mRNA程度。NVS-HD1提高的PGC-1α酶质的幅度也是？3倍，和转基因序列人体内相近。在失脊髓的人体内脊柱中的，即使PGC-1α mRNA程度值得注意降高于，HDAC4敲除或IIa类HDAC药物也能阻止PGC-1α酶的降高于。诱发所有的 IIa类HDAC比单独的HDAC4缺失效果更是值得注意，与细胞内推论到的PGC-1α可以和所有的IIa类HDAC（I类HDAC就让）直接结合的结果相符合，似乎了IIa类HDAC之间可以互补作用。PGC-1α是生物合成和核糖体产生闭环中的的极其重要核苷酸共约介导突变。过解读PGC-1α的人体内体现不止改善的核糖体特性，相近于运动后的变所谓。因此NVS-HD1似乎在核糖体病症或者其他生物合成病症中的发挥极其重要的作用。这一段话也发掘出HDAC4可以和Hsc70直接结合，并且可以去掉Hsc70的第128位天冬氨酸的烯丙基标记。当HDAC4的酶酵素被诱发以后，乙酰所谓的Hsc70就不能很差的结合地塞米松的所致体。但是只有与Hsc70和Hsp90结合的地塞米松的所致体，才是被无论如何介导的可以结合地塞米松的状态。因而IIa类HDAC药物可以诱发地塞米松和所致体结合，从而卫生保健由它导致的脊柱剧减。Hsc70是许多客户酶履行也就是说特性所必需的原子性伴侣，因此其他极其重要途径也似乎所致HDAC4的调节。在在，这一段话还发掘出HDAC3，MEF2并不能和HDAC4直接结合。IIa类HDAC药物也并没严重影响MEF2依赖性的基因序列的解读。以前提不止的IIa类HDAC作为形态性酶的工作机理似乎在头骨肌中的并不准确。原始不止处: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