Cell Rep │ 史隽课题组揭示3个全新的HDAC4酶活性底物及其在躯干萎缩症中的重要作用

组蛋白去乙酰化时激酶（HDAC， histone deacetylase）是乳腺癌药物技术整合应用的热点。在人类所里面长期存在18种实质上相同的HDAC，可以更进一步拆可分4类：I类HDAC（HDAC1、2、3和8）主要长期存在于真核细胞里面，主要机能是给组蛋白扶巯基。II类HDAC更进一步可分：IIa类（HDAC4、5、7和9）和IIb类（HDAC6和10）。IV类HDAC11仅在脑，肾和睾丸里面理解。III类HDAC与酵母蛋白SIR2相关，用到NAD+而不是常以的激酶促总共激活剂Zn2+。与传统的I类HDAC实质上相同，II类HDAC十分是组蛋白扶巯基激酶。这类HDAC的双链区的一个不可忽视——乙酰（tyrosine）被乙酰（histidine）取代，因而针对组蛋白的扶巯基双链比I类HDAC极低1000多倍。因此，II类HDAC被普遍看来十分是一个有活性的激酶，而是一个形态蛋白，通过紧密结合其他蛋白起主导作用。一个流行的理论模型是，II类HDAC可以识别特定序列里丝氨酸（lysine）的巯基粘贴，紧密结合上基本上可以招募别的蛋白，比如I类HDAC里面的HDAC3。HDAC3可以提供II类HDAC缺绝的去巯基双链，并且还可以继续紧密结合NCoR/SMRT遗传物质理解总共抑止蛋白，从而因素遗传物质遗传物质理解。另一个主要理论模型是，II类HDAC可以紧密结合一些遗传物质理解因子（例如myocyte enhancer factor 2， MEF2），从而抑止这些遗传物质理解因子遗传物质表达的遗传物质遗传物质理解。然而只是因为II类HDAC对组蛋白的双链很极低，就看来II类HDAC没有人双链的推论是不有条理的。光谱学分析全细胞蛋白的巯基粘贴发掘显现出有很多蛋白质都可以被巯基化时。这些蛋白质无疑包括真核细胞质的蛋白，都是细胞质和线粒体里的蛋白等。另外，细菌并没有人组蛋白，但是在细菌里，也发掘显现出有很多蛋白可以被巯基粘贴。这些迹象都暗示了II类HDAC很有有可能还是有双链的，残基是与组蛋白实质上相同的其他蛋白质。一个很好的例子就是IIb类HDAC6的残基之一是细胞质里面的细胞质蛋白。然而到以外为止，只有常常的IIa类HDAC的残基被发掘显现出，多数还是通过过理解的分析方法显然的，十分一定是短时间的认知生态环境下的其实的残基。HDAC4属于IIa类HDAC，在小鼠脊椎肌里面，对多种诱导脊柱消退的刺激反应后，HDAC4的理解幅度则会减少。在因为衰引致的脊柱消退症里面，HDAC4在人类所或者小鼠脊柱里面的理解幅度也则会减少。HDAC4上半身敲除 (constitutive whole body knockout) 的小鼠在显现幼时基本上很快因为脊椎发育异常而死亡。凝聚力特异的HDAC4遗传物质敲除的小鼠的数据显示HDAC4在短时间的认知生态环境下不是必须的，但是在冲击或者患病的生态环境下，它则会有另行的机能。因此，更进一步认识结核病情况下下HDAC4的分子索科利夫卡就则会修筑另行的治疗选择。2019年10月初15日，特斯制药子公司美国技术整合里面心的近代史沛课题组在Cell Reports刊发文中HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain， PGC-1α， and Hsc70的书评，通过另行技术整合的可抑制的IIa类HDAC特异的分子形态抑止剂，紧密结合遗传物质敲除的手段，发掘显现出了三个全另行的HDAC4激酶残基：肌球蛋白重链 (myosin hey chain isoforms，MyHC)，PGC-1α和热激蛋白70 (Hsc70)，同时还分析了HDAC4甲醇时这些残基的免疫学意义。基本上的很多针对IIa类HDAC的学术研究多数是通过抑止遗传物质理解的分析方法来解决问题的。但是遗传物质不理解，导致整个蛋白理解下降，十分能区别于这类蛋白作为激酶或者是形态上蛋白的机能。而以外刊发的广谱的HDAC双链的分子形态抑止剂，例如TSA， vorinostat (也叫SAHA)， 其实都情况下抑止I类HDAC，对IIa类HDAC基本没有人活性。一个由Tempero Pharmaceuticals整合的称作叫TMP195的分子形态，算是针对IIa类HDAC比较特异的分子形态抑止剂，但是它对IIa类HDAC的EC50有约在0.2 μM将近，活性十分极高。为了必须格外好的学术研究IIa类HDAC的机能，特斯子公司技术整合显现出一个另行颖的IIa类HDAC抑止剂 --- NVS-HD1，非常可抑制，EC50 < 1nM。NVS-HD1的选择性也很强，对于I类HDAC的EC50 都超过了1 μM。另外的两个分子形态，NVS-HD2和NVS-HD3是同系列化时合物的早期的抑止剂。用到这些特异的IIa类HDAC抑止剂，紧密结合传统的遗传物质knockdown 或者knockout，近代史沛课题组找到了三个HDAC4 (也有可能是别的IIa类HDAC) 的残基。HDAC4可以去除MyHC上的巯基。MyHC是导致脊柱收缩的sarcomere的主要成分。抑止 HDAC4可以减少细胞质MyHC的幅度，并且在细胞和小鼠里面抑止由低剂量（dexamethasone）和神经缺绝引致的MyHC的蛋白质损绝。一个2010年的报道看来脊椎肌里面HDAC4的敲除可以抑止能降解MyHC的E3泛素连接激酶MuRF1的遗传物质遗传物质理解，从而预防由于去神经引致的脊柱消退。而这篇书评揭示了一种实质上相同的机制 --- 并不需要遗传物质表达MyHC蛋白。HDAC4过理解则会导致MyHC的降解，而双链缺绝的D840N突变体则不能。即使MuRF1过理解后，IIa类HDAC抑止剂也足以迫使MyHC的降解。因而有可能的机理是，HDAC4被抑止后，MyHC上的丝氨酸被乙酰化时，所以不能被MuRF1加上泛素，也就不则会被泛素蛋白体系统降解。MyHC是脊椎肌里面的不可忽视蛋白，保持MyHC的蛋白幅度就可以预防脊柱消退，并且保持脊柱收缩机能。相似的机理也适用于HDAC4的另一个残基 --- PGC-1α。在脊柱特异性PGC-1α转遗传物质小鼠里面，PGC-1α的mRNA减少了> 10倍，而蛋白质仅减少？3倍，部分主因是PGC-1α则会被很快降解（t1/2？15分钟）。NVS-HD1不仅可以在细胞里面而且可以在小鼠里面减少PGC-1α蛋白技术水平，却澹着因素PGC-1α mRNA技术水平。NVS-HD1减少的PGC-1α蛋白质的幅度也是？3倍，和转遗传物质小鼠值得注意。在绝神经的小鼠脊柱里面，即使PGC-1α mRNA技术水平明显降极低，HDAC4敲除或IIa类HDAC抑止剂也能迫使PGC-1α蛋白的下降。抑止所有的 IIa类HDAC比单独的HDAC4缺绝效果格外明显，与细胞质观察到的PGC-1α可以和所有的IIa类HDAC（I类HDAC不行）并不需要紧密结合的结果相符合，暗示了IIa类HDAC之间可以互补主导作用。PGC-1α是代谢物和线粒体导致通路里面的不可忽视遗传物质理解总共激活因子。过理解PGC-1α的小鼠展现显现出显现出改善的线粒体机能，值得注意于运动所后的变化时。因此NVS-HD1有可能在线粒体结核病或者其他代谢物结核病里面发挥不可忽视的主导作用。这篇书评也发掘显现出HDAC4可以和Hsc70并不需要紧密结合，并且可以除去Hsc70的第128位丝氨酸的巯基粘贴。当HDAC4的双链被抑止基本上，乙酰化时的Hsc70就不能很好的紧密结合低剂量的细胞因子。但是只有与Hsc70和Hsp90紧密结合的低剂量的细胞因子，才是被实质上激活的可以紧密结合低剂量的情况下。因而IIa类HDAC抑止剂可以抑止低剂量和细胞因子紧密结合，从而预防由它引致的脊柱消退。Hsc70是许多客户蛋白行使短时间机能所必需的分子异性，因此其他不可忽视途径也有可能均受HDAC4的调节。特别之处，这篇书评还发掘显现出HDAC3，MEF2十分能和HDAC4并不需要紧密结合。IIa类HDAC抑止剂也并没有人因素MEF2遗传物质表达的遗传物质的理解。基本上明确指显现出的IIa类HDAC作为形态上蛋白的工作机理其实在脊椎肌里面十分正确。更早显现出处: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