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组织萎缩症中的重要作用

组抗原去乙酰转化激酶（HDAC， histone deacetylase）是癌症类固醇研制领域的热点。在有机体中都存在18种并不相同的HDAC，可以全面性细分为4类：I类HDAC（HDAC1、2、3和8）主要存在于蛋白核中都，主要功能性是给组抗原容烯丙基。II类HDAC全面性分为：IIa类（HDAC4、5、7和9）和IIb类（HDAC6和10）。IV类HDAC11仅在脑，肺和卵巢中都强调。III类HDAC与大肠杆菌抗原SIR2相关，使用NAD+而不是都用的激酶促共约激活剂Zn2+。与传统的I类HDAC并不相同，II类HDAC非常是组抗原容烯丙基激酶。这类HDAC的激酶七区的一个最重要——酪氨酸（tyrosine）被组氨酸（histidine）取而代之，因而针对组抗原的容烯丙基激酶比I类HDAC低1000多倍。因此，II类HDAC被普遍普遍认为非常是一个有活性的激酶，而是一个结构抗原，通过相辅相成其他抗原起关键作用。一个广为流传的理论是，II类HDAC可以识别特定序列那时候组氨酸（lysine）的烯丙基结构上，相辅相成上以后可以招募别的抗原，比如I类HDAC中都的HDAC3。HDAC3可以之外II类HDAC遗漏的去烯丙基激酶，并且还可以此后相辅相成NCoR/SMRT特异性共约依赖性复合物，从而影响性状特异性。另一个主要理论是，II类HDAC可以相辅相成一些特异性因子（例如myocyte enhancer factor 2， MEF2），从而依赖性这些特异性因子调控的性状特异性。然而只是因为II类HDAC对组抗原的激酶很低，就普遍认为II类HDAC无法激酶的推论是不严谨的。小大分子深入研究全蛋白抗原的烯丙基结构上发掘出原先有很多胺基酸都可以被烯丙基转化。这些胺基酸不仅仅之外蛋白核内的抗原，均有蛋白质和蛋白质那时候的抗原等。另外，病原体并无法组抗原，但是在病原体那时候，也发掘出原先有很多抗原可以被烯丙基结构上。这些证据都暗示了II类HDAC很有可能还是有激酶的，官能团是与组抗原并不相同的其他胺基酸。一个很好的例证就是IIb类HDAC6的官能团之一是蛋白质中都的蛋白质抗原。然而到此前，只有很少的IIa类HDAC的官能团被发掘出原先，大部分还是通过过强调的方式证明的，非常一定是正常的生理状况下的根本的官能团。HDAC4属于IIa类HDAC，在肠道外周中都，对多种诱导四肢消退的焦虑加成后，HDAC4的强调使用量会增高。在因为大变造成的四肢消退症中都，HDAC4在有机体或者肠道四肢中都的强调使用量也会增高。HDAC4身体敲除 (constitutive whole body knockout) 的肠道在出原先生以后很快因为骨骼受精极其而死亡。凝聚力特异的HDAC4性状敲除的肠道的数据看出HDAC4在正常的生理状况下不是需要的，但是在压力或者生病的状况下，它会有原先的功能性。因此，全面性明白癌症状态下HDAC4的大分子靶标可能会构筑原先的治疗必需。2019年10月末15日，博拉制药公司宾夕法尼亚州研制中都心的历史学者恢课题组在Cell Reports发表题为HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain， PGC-1α， and Hsc70的评论，通过原先研制的强效的IIa类HDAC特异的多肽类固醇，相辅相成性状敲除的技术手段，发掘出原先了三个全原先的HDAC4激酶官能团：肌球抗原重链 (myosin hey chain isoforms，MyHC)，PGC-1α和热激抗原70 (Hsc70)，同时还深入研究了HDAC4催转化这些官能团的免疫学意义。以前的很多针对IIa类HDAC的研究大部分是通过依赖性性状强调的方式来实现的。但是性状不强调，引致整个抗原强调增高，非常能七区分这类抗原作为激酶或者是整体抗原的功能性。而以外发表的广谱的HDAC激酶的多肽类固醇，例如TSA， vorinostat (也叫SAHA)， 其实都非常需要依赖性I类HDAC，对IIa类HDAC基本无法活性。一个由Tempero Pharmaceuticals联合开发的叫做叫TMP195的多肽，算是针对IIa类HDAC比较特异的多肽类固醇，但是它对IIa类HDAC的EC50大约在0.2 μM左右，活性非常很高。为了并能更好的研究IIa类HDAC的功能性，博拉公司研制出原先一个精致的IIa类HDAC类固醇 -- NVS-HD1，颇为强效，EC50 < 1nM。NVS-HD1的必需性也很强，对于I类HDAC的EC50 都超过了1 μM。另外的两个多肽，NVS-HD2和NVS-HD3是同系列转化合物的早期的类固醇。使用这些特异的IIa类HDAC类固醇，相辅相成传统的性状knockdown 或者knockout，历史学者恢课题组找到了三个HDAC4 (也可能是别的IIa类HDAC) 的官能团。HDAC4可以去除MyHC上的烯丙基。MyHC是引致四肢收缩的sarcomere的主要成分。依赖性 HDAC4可以增高蛋白内MyHC的使用量，并且在蛋白和肠道中都依赖性由用药（dexamethasone）和大脑遗漏造成的MyHC的胺基酸损失。一个2010年的报道普遍认为外周中都HDAC4的敲除可以依赖性能过氧化物MyHC的E3泛素连接激酶MuRF1的性状特异性，从而预防由于去大脑造成的四肢消退。而这篇评论揭示了一种并不相同的机制 -- 单独调控MyHC抗原。HDAC4过强调会引致MyHC的过氧化物，而激酶遗漏的D840N突变体则不能。即使MuRF1过强调后，IIa类HDAC类固醇也足以阻止MyHC的过氧化物。因而可能的机理是，HDAC4被依赖性后，MyHC上的组氨酸被乙酰转化，所以不能被MuRF1加上泛素，也就不会被泛素抗原体系统过氧化物。MyHC是外周中都的最重要抗原，保持MyHC的抗原使用量就可以预防四肢消退，并且保持四肢收缩功能性。相似的机理也适用于HDAC4的另一个官能团 -- PGC-1α。在四肢特异性PGC-1α转性状肠道中都，PGC-1α的mRNA增高了> 10倍，而胺基酸仅增高？3倍，部分原因是PGC-1α会被很快过氧化物（t1/2？15分钟）。NVS-HD1不仅可以在蛋白中都而且可以在家兔中都增高PGC-1α抗原准确度，却不显着影响PGC-1α mRNA准确度。NVS-HD1增高的PGC-1α胺基酸的使用量也是？3倍，和转性状肠道相同。在失大脑的肠道四肢中都，即使PGC-1α mRNA准确度明显降低，HDAC4敲除或IIa类HDAC类固醇也能阻止PGC-1α抗原的增高。依赖性所有的 IIa类HDAC比单独的HDAC4遗漏效果更明显，与蛋白内推论到的PGC-1α可以和所有的IIa类HDAC（I类HDAC不行）单独相辅相成的结果相一致，暗示了IIa类HDAC彼此之间可以互补关键作用。PGC-1α是代谢和蛋白质产生通路中都的最重要特异性共约激活因子。过强调PGC-1α的肠道展示出出原先有所改善的蛋白质功能性，相同于革原先运动后的变转化。因此NVS-HD1可能在蛋白质癌症或者其他代谢癌症中都起到最重要的关键作用。这篇评论也发掘出原先HDAC4可以和Hsc70单独相辅相成，并且可以省略Hsc70的第128位组氨酸的烯丙基结构上。当HDAC4的激酶被依赖性以后，乙酰转化的Hsc70就不能很好的相辅相成用药的受体。但是只有与Hsc70和Hsp90相辅相成的用药的受体，才是被完全激活的可以相辅相成用药的状态。因而IIa类HDAC类固醇可以依赖性用药和受体相辅相成，从而预防由它造成的四肢消退。Hsc70是许多客户抗原行使正常功能性所必需的大分子伴侣，因此其他最重要途径也可能受HDAC4的调节。除此以外，这篇评论还发掘出原先HDAC3，MEF2非常能和HDAC4单独相辅相成。IIa类HDAC类固醇也并无法影响MEF2调控的性状的强调。以前提出原先的IIa类HDAC作为整体抗原的工作机理似乎在外周中都非常正确。原始出原先处: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