Cell Rep │ 史隽课题组概述3个全新的HDAC4酶活性底物及其在肌肉萎缩症中的重要作用

组抗原去羧化抗原质（HDAC， histone deacetylase）是前列腺癌用药总共同开发教育领域的区域性。在人类之中存在18种并不相同的HDAC，可以实质性统称为4类：I类HDAC（HDAC1、2、3和8）主要存在于体细胞之中，主要机能是给组抗原；大丝氨酸。II类HDAC实质性统称：IIa类（HDAC4、5、7和9）和IIb类（HDAC6和10）。IV类HDAC11仅在脑，肾脏和阴囊之中表达出来。III类HDAC与酵母抗原SIR2相关，运用于NAD+而不是常用的抗原质促总共启动时剂Zn2+。与传统的I类HDAC并不相同，II类HDAC不一定是组抗原；大丝氨酸抗原质。这类HDAC的抗原质活性区的一个不可或缺——过氧化物（tyrosine）被水解酶（histidine）取代，因而针对组抗原的；大丝氨酸抗原质活性比I类HDAC较低1000多倍。因此，II类HDAC被普遍指出不一定是一个有活性的抗原质，而是一个结构抗原，通过融合其他抗原起起着。一个广为人知的概念是，II类HDAC可以识别特定碱基从前乙酰（lysine）的丝氨酸修饰，融合上日后可以招募别的抗原，比如I类HDAC之中的HDAC3。HDAC3可以包括II类HDAC缺失的去丝氨酸抗原质活性，并且还可以继续融合NCoR/SMRT核糖体总共抑制亚基，从而因素胺基酸核糖体。另一个主要概念是，II类HDAC可以融合一些核糖体q（例如myocyte enhancer factor 2， MEF2），从而抑制这些核糖体q介导的胺基酸核糖体。然而只是因为II类HDAC对组抗原的抗原质活性较较低，就指出II类HDAC从未抗原质活性的归纳是不严谨的。质谱系统性同类型细胞抗原的丝氨酸修饰挖掘出有有很多抗原质都可以被丝氨酸化。这些抗原质不一定一定包括体细胞内的抗原，还包括细胞质和线粒体从前的抗原等。另外，大肠杆菌并从未组抗原，但是在大肠杆菌从前，也挖掘出有有很多抗原可以被丝氨酸修饰。这些确凿都只不过了II类HDAC很有有可能还是有抗原质活性的，官能团是与组抗原并不相同的其他抗原质。一个很差的举例就是IIb类HDAC6的官能团之一是细胞质之中的微管抗原。然而到目前为止，只有常常的IIa类HDAC的官能团被挖掘出有，大部份还是通过过表达出来的原理证明的，不一定一定是经常性的生理生存环境下的真正的官能团。HDAC4属于IIa类HDAC，在动物模型软骨肌之中，对多种诱发下肢剧减的诱发化学反应后，HDAC4的表达出来用量有可能会降较低。在因为衰引起的下肢剧减症之中，HDAC4在人类或者动物模型下肢之中的表达出来用量也有可能会降较低。HDAC4同类型身敲除 (constitutive whole body knockout) 的动物模型在出有生日后很快因为软骨发育异常而死亡。组织性特异的HDAC4胺基酸敲除的动物模型的数据揭示HDAC4在经常性的生理生存环境下不是必需的，但是在压力或者重病的生存环境下，它有可能会有最初的机能。因此，实质性探究疟疾状态下HDAC4的底物靶标有可能会另辟最初的病患选择。2019年10月15日，提在精细化工公司美国总共同开发之中心的近代史隽课题组在Cell Reports发表题为HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain， PGC-1α， and Hsc70的文章，通过最初总共同开发的值得注意的IIa类HDAC特异的小底物衍生物，融合胺基酸敲除的策略，挖掘出有了三个同类型最初的HDAC4抗原质官能团：肌球抗原重链 (myosin hey chain isoforms，MyHC)，PGC-1α和热激抗原70 (Hsc70)，同时还系统性了HDAC4裂解这些官能团的病理学含义。以前的很多针对IIa类HDAC的研究大部份是通过抑制胺基酸表达出来的原理来实现的。但是胺基酸不表达出来，引发整个抗原表达出来下降，不一定能区分这类抗原作为抗原质或者是结构性抗原的机能。而目前发表的相似物的HDAC抗原质活性的小底物衍生物，例如TSA， vorinostat (也叫SAHA)， 其实都只能抑制I类HDAC，对IIa类HDAC大体上从未活性。一个由Tempero Pharmaceuticals开发的被称作叫TMP195的小底物，即使如此针对IIa类HDAC尤其特异的小底物衍生物，但是它对IIa类HDAC的EC50大约在0.2 μM大概，活性不一定很高。为了能够更好的研究IIa类HDAC的机能，提在公司总共同开发出有一个最初颖的IIa类HDAC衍生物 -- NVS-HD1，更为值得注意，EC50 < 1nM。NVS-HD1的选择性也很强，对于I类HDAC的EC50 都超过了1 μM。另外的两个小底物，NVS-HD2和NVS-HD3是同系列化合物的早期的衍生物。运用于这些特异的IIa类HDAC衍生物，融合传统的胺基酸knockdown 或者knockout，近代史隽课题组找到了三个HDAC4 (也有可能是别的IIa类HDAC) 的官能团。HDAC4可以去除MyHC上的丝氨酸。MyHC是引发下肢收缩的sarcomere的主要成分。抑制 HDAC4可以降较低细胞内MyHC的用量，并且在细胞和动物模型之中抑制由用药（dexamethasone）和神经缺失引起的MyHC的抗原质损失。一个2010年的报道指出软骨肌之中HDAC4的敲除可以抑制能分解MyHC的E3泛素连接抗原质MuRF1的胺基酸核糖体，从而防治由于去神经引起的下肢剧减。而这书评揭示了一种并不相同的机制 -- 直接介导MyHC抗原。HDAC4过表达出来有可能会引发MyHC的分解，而抗原质活性缺失的D840N突变体则不必。即使MuRF1过表达出来后，IIa类HDAC衍生物也足以阻止MyHC的分解。因而有可能的内源性是，HDAC4被抑制后，MyHC上的乙酰被羧化，所以不必被MuRF1加上泛素，也就不有可能会被泛素抗原体系统分解。MyHC是软骨肌之中的不可或缺抗原，保持MyHC的抗原用量就可以防治下肢剧减，并且保持下肢收缩机能。相似的内源性也适用于HDAC4的另一个官能团 -- PGC-1α。在下肢特异性PGC-1α转胺基酸动物模型之中，PGC-1α的mRNA降较低了> 10倍，而抗原质仅降较低？3倍，部分可能是PGC-1α有可能会被很快分解（t1/2？15分钟）。NVS-HD1不仅可以在细胞之中而且可以在家兔之中降较低PGC-1α抗原高度，却不显着因素PGC-1α mRNA高度。NVS-HD1降较低的PGC-1α抗原质的用量也是？3倍，和转胺基酸动物模型相似。在失神经的动物模型下肢之中，即使PGC-1α mRNA高度有所增加，HDAC4敲除或IIa类HDAC衍生物也能阻止PGC-1α抗原的下降。抑制所有的 IIa类HDAC比之外的HDAC4缺失效果更明显，与细胞内观察到的PGC-1α可以和所有的IIa类HDAC（I类HDAC不出）直接融合的结果相符合，只不过了IIa类HDAC之间可以互补起着。PGC-1α是代谢物和线粒体引发通路之中的不可或缺核糖体总共启动时q。过表达出来PGC-1α的动物模型展现出出有增加的线粒体机能，相似于运动所后的变化。因此NVS-HD1有可能在线粒体疟疾或者其他代谢物疟疾之中发挥作用不可或缺的起着。这书评也挖掘出有HDAC4可以和Hsc70直接融合，并且可以除去Hsc70的第128位乙酰的丝氨酸修饰。当HDAC4的抗原质活性被抑制日后，羧化的Hsc70就不必很差的融合用药的酶。但是只有与Hsc70和Hsp90融合的用药的酶，才是被完同类型启动时的可以融合用药的状态。因而IIa类HDAC衍生物可以抑制用药和酶融合，从而防治由它引起的下肢剧减。Hsc70是许多客户抗原行政机构经常性机能所必需的底物异性恋，因此其他不可或缺途径也有可能不受HDAC4的调节。正因如此，这书评还挖掘出有HDAC3，MEF2不一定能和HDAC4直接融合。IIa类HDAC衍生物也并从未因素MEF2介导的胺基酸的表达出来。以前提出有的IIa类HDAC作为结构性抗原的工作内源性却是在软骨肌之中不一定正确。相似出有处: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