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会的重要作用

组细胞因子去乙酰化核糖体（HDAC， histone deacetylase）是癌症药物研制出科技领域的最近。在人类所那时候实际上18种不尽相同的HDAC，可以进一步细分为4类：I类HDAC（HDAC1、2、3和8）主要实际上于核糖体那时候，主要基本功能是给组细胞因子福巯基。II类HDAC进一步分为：IIa类（HDAC4、5、7和9）和IIb类（HDAC6和10）。IV类HDAC11均在小脑，肾和子宫那时候表示。III类HDAC与酵母细胞因子SIR2相关，中用NAD+而不是中用的核糖体促共计激活剂Zn2+。与习惯的I类HDAC不尽相同，II类HDAC却是是组细胞因子福巯基核糖体。这类HDAC的底物区的一个重要——代谢物（tyrosine）被组氨酸（histidine）取代，因而针对组细胞因子的福巯基底物比I类HDAC很低1000多倍。因此，II类HDAC被普遍普遍认为却是是一个有活性的核糖体，而是一个结构细胞因子，通过混合其他细胞因子起依赖性。一个流行的论点是，II类HDAC可以识别特定序列那时候半胱氨酸（lysine）的巯基去除，混合上日后可以征募别的细胞因子，比如I类HDAC那时候的HDAC3。HDAC3可以提供II类HDAC缺失的去巯基底物，并且还可以继续混合NCoR/SMRT磷酸化共计消除复合物，从而必要影响性状磷酸化。另一个主要论点是，II类HDAC可以混合一些磷酸化因子（例如myocyte enhancer factor 2， MEF2），从而消除这些磷酸化因子性状表示的性状磷酸化。然而只是因为II类HDAC对组细胞因子的底物很很低，就普遍认为II类HDAC未底物的推断是不严谨的。铯分析全细胞细胞因子的巯基去除辨认出有很多细胞因子质都可以被巯基化。这些细胞因子质不均均包括核糖体内的细胞因子，还包括细胞质和磷酸化那时候的细胞因子等。另外，细菌并未组细胞因子，但是在细菌那时候，也辨认出有很多细胞因子可以被巯基去除。这些证据都似乎了II类HDAC很有也许还是有底物的，官能团是与组细胞因子不尽相同的其他细胞因子质。一个不太好的例子就是IIb类HDAC6的官能团之一是细胞质那时候的分子可细胞因子。然而到以外为止，只有很少的IIa类HDAC的官能团被辨认出，大部分还是通过过表示的方式断定的，不一定是正常的生理生态环境下的真正的官能团。HDAC4属于IIa类HDAC，在血清小脑组织那时候，对多种作用于下肢萎缩的冲动反应后，HDAC4的表示量会增高。在因为窜造成的下肢萎缩症那时候，HDAC4在人类所或者血清下肢那时候的表示量也会增高。HDAC4上半身敲除 (constitutive whole body knockout) 的血清在成生日后很快因为四肢发育异常而生还。组织性特异的HDAC4性状敲除的血清的样本标示出HDAC4在正常的生理生态环境下不是必须的，但是在受压或者病倒的生态环境下，它会有新近的基本功能。因此，进一步明了性疾病状态下HDAC4的分子靶标也许会新近开新近的治疗考虑。2019年10月15日，诺华制药公司美国研制出那时候心的史隽课题组在Cell Reports刊载题为HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain， PGC-1α， and Hsc70的文章，通过新近研制出的可抑制的IIa类HDAC特异的小分子消除剂，混合性状敲除的手段，辨认出了三个全新近的HDAC4核糖体官能团：肌球细胞因子重链 (myosin hey chain isoforms，MyHC)，PGC-1α和热激细胞因子70 (Hsc70)，同时还分析了HDAC4催化这些官能团的生理学意义。从前的很多针对IIa类HDAC的研究大部分是通过消除性状表示的方式来实现的。但是性状不表示，致使整个细胞因子表示减少，却是能区隔这类细胞因子作为核糖体或者是结构性细胞因子的基本功能。而以外刊载的广谱的HDAC底物的小分子消除剂，例如TSA， vorinostat (也叫SAHA)， 其实都只能消除I类HDAC，对IIa类HDAC基本未活性。一个由Tempero Pharmaceuticals合作开发的叫做叫TMP195的小分子，算是针对IIa类HDAC比较特异的小分子消除剂，但是它对IIa类HDAC的EC50据估计在0.2 μM左右，活性却是更高。为了能够更好的研究IIa类HDAC的基本功能，诺华公司研制出成一个新近颖的IIa类HDAC消除剂 -- NVS-HD1，非常可抑制，EC50 < 1nM。NVS-HD1的考虑性也很强，对于I类HDAC的EC50 都超过了1 μM。另外的两个小分子，NVS-HD2和NVS-HD3是同系列化合物的早期的消除剂。中用这些特异的IIa类HDAC消除剂，混合习惯的性状knockdown 或者knockout，史隽课题组找到了三个HDAC4 (也也许是别的IIa类HDAC) 的官能团。HDAC4可以去除MyHC上的巯基。MyHC是致使下肢收缩的sarcomere的主要成分。消除 HDAC4可以增高细胞内MyHC的量，并且在细胞和血清那时候消除由镇静剂（dexamethasone）和中枢神经系统缺失造成的MyHC的细胞因子质损失。一个2010年的报道普遍认为小脑组织那时候HDAC4的敲除可以消除能甲醛MyHC的E3泛素连接核糖体MuRF1的性状磷酸化，从而预防由于去中枢神经系统造成的下肢萎缩。而这篇文章揭示了一种不尽相同的机制 -- 必要性状表示MyHC细胞因子。HDAC4过表示会致使MyHC的甲醛，而底物缺失的D840N突变体则不必。即使MuRF1过表示后，IIa类HDAC消除剂也足以阻止MyHC的甲醛。因而也许的成因是，HDAC4被消除后，MyHC上的半胱氨酸被乙酰化，所以不必被MuRF1加上泛素，也就不会被泛素细胞因子体系统甲醛。MyHC是小脑组织那时候的重要细胞因子，保持MyHC的细胞因子量就可以预防下肢萎缩，并且保持下肢收缩基本功能。相似的成因也适用于HDAC4的另一个官能团 -- PGC-1α。在下肢特异性PGC-1α乳制品血清那时候，PGC-1α的mRNA增高了> 10倍，而细胞因子质均增高？3倍，部分原因是PGC-1α会被很快甲醛（t1/2？15分钟）。NVS-HD1不均可以在细胞那时候而且可以在大鼠那时候增高PGC-1α细胞因子技术水平，却不显着必要影响PGC-1α mRNA技术水平。NVS-HD1增高的PGC-1α细胞因子质的量也是？3倍，和乳制品血清近似于。在失中枢神经系统的血清下肢那时候，即使PGC-1α mRNA技术水平明显降很低，HDAC4敲除或IIa类HDAC消除剂也能阻止PGC-1α细胞因子的减少。消除所有的 IIa类HDAC比单独的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没用）必要混合的结果无法解释，似乎了IIa类HDAC之间可以互补依赖性。PGC-1α是人体内和磷酸化产生通路那时候的重要磷酸化共计激活因子。过表示PGC-1α的血清表现成提高的磷酸化基本功能，近似于于运动后的推移。因此NVS-HD1也许在磷酸化性疾病或者其他人体内性疾病那时候把握重要的依赖性。这篇文章也辨认出HDAC4可以和Hsc70必要混合，并且可以去掉Hsc70的第128位半胱氨酸的巯基去除。当HDAC4的底物被消除日后，乙酰化的Hsc70就不必不太好的混合镇静剂的细胞因子。但是只有与Hsc70和Hsp90混合的镇静剂的细胞因子，才是被完全激活的可以混合镇静剂的状态。因而IIa类HDAC消除剂可以消除镇静剂和细胞因子混合，从而预防由它造成的下肢萎缩。Hsc70是许多客户细胞因子代行正常基本功能所必需的分子伴侣，因此其他重要途径也也许受HDAC4的调节。除此以外，这篇文章还辨认出HDAC3，MEF2却是能和HDAC4必要混合。IIa类HDAC消除剂也并未必要影响MEF2性状表示的性状的表示。从前提成的IIa类HDAC作为结构性细胞因子的工作成因似乎在小脑组织那时候却是正确。重构成处: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