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

鸟嘌呤去羧化核糖体（HDAC， histone deacetylase）是癌症药物研制出教育领域的近来。在人类之前存在18种却是相同的HDAC，可以进一步拆成为4类：I类HDAC（HDAC1、2、3和8）主要存在于细胞核之前，主要动态是给鸟嘌呤容巯基。II类HDAC进一步分为：IIa类（HDAC4、5、7和9）和IIb类（HDAC6和10）。IV类HDAC11极少在脑组织，膀胱和卵巢之前表述。III类HDAC与酵母蛋白质SIR2相关，应用于NAD+而不是常用的核糖体促共激活剂Zn2+。与传统观念的I类HDAC却是相同，II类HDAC却是是鸟嘌呤容巯基核糖体。这类HDAC的核糖体活性区的一个举足轻重——酪氨酸（tyrosine）被赖氨酸（histidine）过渡到，因而针对鸟嘌呤的容巯基核糖体活性比I类HDAC低1000多倍。因此，II类HDAC被普遍认为却是是一个有活性的核糖体，而是一个结构上蛋白质，通过为基础其他蛋白质起关键作用。一个流行的理论是，II类HDAC可以识别特定数列内都赖氨酸（lysine）的巯基修饰，为基础上之后可以招揽别的蛋白质，比如I类HDAC之前的HDAC3。HDAC3可以提供II类HDAC缺惜的去巯基核糖体活性，并且还可以继续为基础NCoR/SMRT激活共诱发亚基，从而严重影响遗传激活。另一个主要理论是，II类HDAC可以为基础一些激活表征（例如myocyte enhancer factor 2， MEF2），从而诱发这些激活表征调控的遗传激活。然而只是因为II类HDAC对鸟嘌呤的核糖体活性很低，就认为II类HDAC并未核糖体活性的推论是不严谨的。质谱系统性全细胞蛋白质的巯基修饰挖掘出有很多氨基酸都可以被巯基化。这些氨基酸不极少极少包括细胞核内的蛋白质，则有叶绿体和叶绿体内都的蛋白质等。另外，细菌并并未鸟嘌呤，但是在细菌内都，也挖掘出有很多蛋白质可以被巯基修饰。这些证据都暗示了II类HDAC很这样一来还是有核糖体活性的，反应物是与鸟嘌呤却是相同的其他氨基酸。一个更好的比如说就是IIb类HDAC6的反应物之一是叶绿体之前的微管蛋白质。然而到迄今为止，只有很少的IIa类HDAC的反应物被挖掘出，大多数还是通过过表述的方法有假定的，却是一定是也就是说的生理生态系统下的毫无疑问的反应物。HDAC4极少指IIa类HDAC，在果蝇神经之前，对多种诱发脊柱萎缩的刺激反应后，HDAC4的表述值都会缩减。在因为衰激起的脊柱萎缩症之前，HDAC4在人类或者果蝇脊柱之前的表述值也都会缩减。HDAC4胸部敲除 (constitutive whole body knockout) 的果蝇在成生之后很快因为骨骼胚胎异常而死亡。凝聚力特异的HDAC4遗传敲除的果蝇的图表看出HDAC4在也就是说的生理生态系统下不是必须的，但是在压力或者生病的生态系统下，它都会有更进一步动态。因此，进一步了解病症平衡状态下HDAC4的大分子核酸可能都会开辟更进一步用药选取。2019年10月15日，诺华制药子公司美国研制出之前心的历史学者隽课题组在Cell Reports发表一本书HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain， PGC-1α， and Hsc70的短文，通过新研制出的可诱发的IIa类HDAC特异的小大分子核糖体诱发剂，为基础遗传敲除的手段，挖掘出了三个全更进一步HDAC4核糖体反应物：线粒体质重链 (myosin hey chain isoforms，MyHC)，PGC-1α和热激蛋白质70 (Hsc70)，同时还系统性了HDAC4催化这些反应物的生理学意义。过去的很多针对IIa类HDAC的科学研究大多数是通过诱发遗传表述的方法有来实现的。但是遗传不表述，导致整个蛋白质表述减小，却是必区分这类蛋白质作为核糖体或者是结构上性蛋白质的动态。而迄今发表的非典型的HDAC核糖体活性的小大分子核糖体诱发剂，例如TSA， vorinostat (也叫SAHA)， 其实都只能诱发I类HDAC，对IIa类HDAC基本并未活性。一个由Tempero Pharmaceuticals开发的称作叫TMP195的小大分子，可谓针对IIa类HDAC尤其特异的小大分子核糖体诱发剂，但是它对IIa类HDAC的EC50大约在0.2 μM大概，活性却是很高。为了需要更好的科学研究IIa类HDAC的动态，诺华子公司研制出成一个新颖的IIa类HDAC核糖体诱发剂 便是 NVS-HD1，非常可诱发，EC50 < 1nM。NVS-HD1的选取性也很强，对于I类HDAC的EC50 都超过了1 μM。另外的两个小大分子，NVS-HD2和NVS-HD3是同系列化合物的早期的核糖体诱发剂。应用于这些特异的IIa类HDAC核糖体诱发剂，为基础传统观念的遗传knockdown 或者knockout，历史学者隽课题组找到了三个HDAC4 (也可能是别的IIa类HDAC) 的反应物。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。诱发 HDAC4可以缩减细胞内MyHC的值，并且在细胞和果蝇之前诱发由低剂值（dexamethasone）和神经缺惜激起的MyHC的氨基酸损惜。一个2010年的报道认为神经之前HDAC4的敲除可以诱发能降解MyHC的E3泛素连接核糖体MuRF1的遗传激活，从而预防由于去神经激起的脊柱萎缩。而这短文揭示了一种却是相同的机制 便是 必要调控MyHC蛋白质。HDAC4过表述都会导致MyHC的降解，而核糖体活性缺惜的D840N突变体则不必。即使MuRF1过表述后，IIa类HDAC核糖体诱发剂也足以阻挠MyHC的降解。因而可能的机理是，HDAC4被诱发后，MyHC上的赖氨酸被羧化，所以不必被MuRF1加上泛素，也就不都会被泛素蛋白质体系统降解。MyHC是神经之前的举足轻重蛋白质，保持MyHC的蛋白质值就可以预防脊柱萎缩，并且保持脊柱收缩动态。相似的机理也适用于HDAC4的另一个反应物 便是 PGC-1α。在脊柱特异性PGC-1α饲料果蝇之前，PGC-1α的mRNA缩减了> 10倍，而氨基酸极少缩减？3倍，多数原因是PGC-1α都会被很快降解（t1/2？15分钟）。NVS-HD1不极少可以在细胞之前而且可以在果蝇之前缩减PGC-1α蛋白质高度，却而今着严重影响PGC-1α mRNA高度。NVS-HD1缩减的PGC-1α氨基酸的值也是？3倍，和饲料果蝇类似。在惜神经的果蝇脊柱之前，即使PGC-1α mRNA高度突成降低，HDAC4敲除或IIa类HDAC核糖体诱发剂也能阻挠PGC-1α蛋白质的减小。诱发所有的 IIa类HDAC比单独的HDAC4缺惜视觉效果更突成，与细胞内观察到的PGC-1α可以和所有的IIa类HDAC（I类HDAC不出）必要为基础的结果相符合，暗示了IIa类HDAC相互间可以互补关键作用。PGC-1α是代谢和叶绿体产生通路之前的举足轻重激活共激活表征。过表述PGC-1α的果蝇平庸成改善的叶绿体动态，值得注意运动后的变化。因此NVS-HD1可能在叶绿体病症或者其他代谢病症之前发挥举足轻重的关键作用。这短文也挖掘出HDAC4可以和Hsc70必要为基础，并且可以去掉Hsc70的第128位赖氨酸的巯基修饰。当HDAC4的核糖体活性被诱发之后，羧化的Hsc70就不必更好的为基础低剂值的倍受体。但是只有与Hsc70和Hsp90为基础的低剂值的倍受体，才是被只不过激活的可以为基础低剂值的平衡状态。因而IIa类HDAC核糖体诱发剂可以诱发低剂值和倍受体为基础，从而预防由它激起的脊柱萎缩。Hsc70是许多客户蛋白质行使也就是说动态所必需的大分子伴侣，因此其他举足轻重途径也可能倍受HDAC4的调控。除此以外，这短文还挖掘出HDAC3，MEF2却是必和HDAC4必要为基础。IIa类HDAC核糖体诱发剂也并并未严重影响MEF2调控的遗传的表述。过去提成的IIa类HDAC作为结构上性蛋白质的工作机理似乎在神经之前却是正确。原始成处: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