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极其重要作用

核糖质去乙酰化蛋白质（HDAC， histone deacetylase）是癌症药物开发设计层面的热点。在人类所中都存有18种相同的HDAC，可以实质性细分为4类：I类HDAC（HDAC1、2、3和8）主要存有于叶绿体中都，主要系统是给核糖质脱羧酸。II类HDAC实质性分为：IIa类（HDAC4、5、7和9）和IIb类（HDAC6和10）。IV类HDAC11非常少在脑，肾和睾丸中都表述。III类HDAC与蜂蜜蛋白质SIR2相关，使用NAD+而不是常用的蛋白质促共激活剂Zn2+。与传统的I类HDAC相同，II类HDAC不一定是核糖质脱羧酸蛋白质。这类HDAC的选择性区的一个重要——酪氨酸（tyrosine）被组氨酸（histidine）取代，因而针对核糖质的脱羧酸选择性比I类HDAC高1000多倍。因此，II类HDAC被普遍认为不一定是一个有活性的蛋白质，而是一个结构蛋白质，通过混合其他蛋白质起起着。一个流行的观点是，II类HDAC可以标记特定序列中都赖氨酸（lysine）的羧酸结构上，混合上以后可以募兵别的蛋白质，比如I类HDAC中都的HDAC3。HDAC3可以透过II类HDAC缺失的去羧酸选择性，并且还可以继续混合NCoR/SMRT核糖体共抑制起着复合物，从而直接影响突变核糖体。另一个主要观点是，II类HDAC可以混合一些核糖体因子（例如myocyte enhancer factor 2， MEF2），从而抑制起着这些核糖体因子转录的突变核糖体。然而只是因为II类HDAC对核糖质的选择性很高，就认为II类HDAC未选择性的推论是不注重的。铯分析仅有细胞蛋白质的羧酸结构上发掘出新有很多蛋白质质都可以被羧酸化。这些蛋白质质不非常少非常少包括叶绿体内的蛋白质，最主要细胞膜和真核细胞中都的蛋白质等。另外，细菌并未核糖质，但是在细菌中都，也发掘出新有很多蛋白质可以被羧酸结构上。这些证据都其实了II类HDAC很也许还是有选择性的，基团是与核糖质相同的其他蛋白质质。一个不错的都是就是IIb类HDAC6的基团之一是细胞膜中都的细胞器蛋白质。然而到目前为止，只有较少的IIa类HDAC的基团被发掘出新，大部分还是通过过表述的方法表明的，比如说是正常的表征环境下的无论如何的基团。HDAC4属于IIa类HDAC，在果蝇神经中都，对多种抑止身体停滞的焦虑重排后，HDAC4的表述幅度时会减高。在因为忧引起的身体停滞症中都，HDAC4在人类所或者果蝇身体中都的表述幅度也时会减高。HDAC4手脚敲除 (constitutive whole body knockout) 的果蝇在生于以后很快因为头骨发育异常而幸存者。总括特异的HDAC4突变敲除的果蝇的统计数据显示HDAC4在正常的表征环境下不是必须的，但是在担忧或者生病的环境下，它时会有新的系统。因此，实质性洞察癌症状态下HDAC4的分子结构靶标不必要开辟新的治疗选择。2019年10月15日，诺华制药公司新泽西州开发设计中都心的史峻课题组在Cell Reports刊登题为HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain， PGC-1α， and Hsc70的社论，通过新开发设计的除此以外的IIa类HDAC特异的糖类抑制起着剂，混合突变敲除的手段，发掘出新了三个仅有新的HDAC4蛋白质基团：肌球蛋白质重链 (myosin hey chain isoforms，MyHC)，PGC-1α和热激蛋白质70 (Hsc70)，同时还分析了HDAC4催化这些基团的表征学意涵。之前的很多针对IIa类HDAC的研究成果大部分是通过抑制起着突变表述的方法来意味着的。但是突变不表述，导致整个蛋白质表述减少，并很难区分这类蛋白质作为蛋白质或者是机械性蛋白质的系统。而目前刊登的消毒剂的HDAC选择性的糖类抑制起着剂，例如TSA， vorinostat (也叫SAHA)， 其实都并不需要抑制起着I类HDAC，对IIa类HDAC基本未活性。一个由Tempero Pharmaceuticals开发的称作叫TMP195的糖类，即使如此针对IIa类HDAC比较特异的糖类抑制起着剂，但是它对IIa类HDAC的EC50大约在0.2 μM左右，活性不一定颇高。为了需要越来越好的研究成果IIa类HDAC的系统，诺华公司开发设计出新一个新颖的IIa类HDAC抑制起着剂 -- NVS-HD1，非常除此以外，EC50 < 1nM。NVS-HD1的选择性也很强，对于I类HDAC的EC50 都超过了1 μM。另外的两个糖类，NVS-HD2和NVS-HD3是同系列化合物的早期的抑制起着剂。使用这些特异的IIa类HDAC抑制起着剂，混合传统的突变knockdown 或者knockout，史峻课题组找到了三个HDAC4 (也也许是别的IIa类HDAC) 的基团。HDAC4可以去除MyHC上的羧酸。MyHC是导致身体收缩的sarcomere的主要成分。抑制起着 HDAC4可以减高细胞质MyHC的幅度，并且在细胞和果蝇中都抑制起着由地塞米松（dexamethasone）和脊髓缺失引起的MyHC的蛋白质质损失。一个2010年的报道认为神经中都HDAC4的敲除可以抑制起着能降解MyHC的E3泛素连接蛋白质MuRF1的突变核糖体，从而预防由于去脊髓引起的身体停滞。而这篇社论揭示了一种相同的机制 -- 直接转录MyHC蛋白质。HDAC4过表述时会导致MyHC的降解，而选择性缺失的D840N突变体则很难。即使MuRF1过表述后，IIa类HDAC抑制起着剂也足以阻扰MyHC的降解。因而也许的衍生物是，HDAC4被抑制起着后，MyHC上的赖氨酸被乙酰化，所以很难被MuRF1加上泛素，也就不时会被泛素蛋白质体系统降解。MyHC是神经中都的重要蛋白质，保持MyHC的蛋白质幅度就可以预防身体停滞，并且保持身体收缩系统。相似的衍生物也适用于HDAC4的另一个基团 -- PGC-1α。在身体特异性PGC-1α转突变果蝇中都，PGC-1α的mRNA减高了> 10倍，而蛋白质质非常少减高？3倍，部分或许是PGC-1α时会被很快降解（t1/2？15分钟）。NVS-HD1不非常少可以在细胞中都而且可以在灵长类动物中都减高PGC-1α蛋白质水平，却不显着直接影响PGC-1α mRNA水平。NVS-HD1减高的PGC-1α蛋白质质的幅度也是？3倍，和转突变果蝇类似。在失脊髓的果蝇身体中都，即使PGC-1α mRNA水平明显降高，HDAC4敲除或IIa类HDAC抑制起着剂也能阻扰PGC-1α蛋白质的减少。抑制起着所有的 IIa类HDAC比单独的HDAC4缺失效果越来越明显，与细胞质观察到的PGC-1α可以和所有的IIa类HDAC（I类HDAC可不）直接混合的结果相符合，其实了IIa类HDAC之间可以互补起着。PGC-1α是细胞内和真核细胞转化成通路中都的重要核糖体共激活因子。过表述PGC-1α的果蝇发挥出新改善的真核细胞系统，比如说运动后的变化。因此NVS-HD1也许在真核细胞癌症或者其他细胞内癌症中都发挥重要的起着。这篇社论也发掘出新HDAC4可以和Hsc70直接混合，并且可以改成Hsc70的第128位赖氨酸的羧酸结构上。当HDAC4的选择性被抑制起着以后，乙酰化的Hsc70就很难不错的混合地塞米松的特异性。但是只有与Hsc70和Hsp90混合的地塞米松的特异性，才是被仅有然激活的可以混合地塞米松的状态。因而IIa类HDAC抑制起着剂可以抑制起着地塞米松和特异性混合，从而预防由它引起的身体停滞。Hsc70是许多客户蛋白质履行正常系统所必需的分子结构伴侣，因此其他重要途径也也许受HDAC4的通气。除此以外，这篇社论还发掘出新HDAC3，MEF2并很难和HDAC4直接混合。IIa类HDAC抑制起着剂也并未直接影响MEF2转录的突变的表述。之前提出新的IIa类HDAC作为机械性蛋白质的临时工衍生物似乎在神经中都不一定正确。更早出新处: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