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之前的重要作用

组肽去与此相反蛋白酶（HDAC， histone deacetylase）是乳癌药物研发领域的版块。在生命之中面发挥作用18种相异的HDAC，可以大幅度分成为4类：I类HDAC（HDAC1、2、3和8）主要发挥作用于细胞膜核之中面，主要系统是给组肽干亚胺。II类HDAC大幅度分为：IIa类（HDAC4、5、7和9）和IIb类（HDAC6和10）。IV类HDAC11仅仅在小脑，胃和卵巢之中面强调。III类HDAC与发酵肽SIR2系统性，用作NAD+而不是常用的蛋白酶促共激活剂Zn2+。与传统的I类HDAC相异，II类HDAC十分是组肽干亚胺蛋白酶。这类HDAC的双链区的一个极为重要——酪氨酸（tyrosine）被赖氨酸（histidine）取代，因而针对组肽的干亚胺双链比I类HDAC低1000多倍。因此，II类HDAC被视作十分是一个有活性的蛋白酶，而是一个结构肽，通过混合其他肽起减缓作用。一个流行起来的原理是，II类HDAC可以识别特定碱基之中赖氨酸（lysine）的亚胺剪裁，混合上之后可以招募别的肽，比如I类HDAC之中面的HDAC3。HDAC3可以提供II类HDAC有缺陷的去亚胺双链，并且还可以独自混合NCoR/SMRTRNA共减缓复合体，从而阻碍遗传RNA。另一个主要原理是，II类HDAC可以混合一些RNA特异性（例如myocyte enhancer factor 2， MEF2），从而减缓这些RNA特异性调控的遗传RNA。然而只是因为II类HDAC对组肽的双链较低，就认为II类HDAC没有人双链的推论是不严谨的。光谱学学术研究全细胞膜肽的亚胺剪裁发掘成有很多肽质都可以被亚胺化。这些肽质某种意义仅仅都有细胞膜核内的肽，则有细胞膜质和磷酸化之中的肽等。另外，芽孢并没有人组肽，但是在芽孢之中，也发掘成有很多肽可以被亚胺剪裁。这些结论都隐含了II类HDAC很可能会还是有双链的，残基是与组肽相异的其他肽质。一个很好的例子就是IIb类HDAC6的残基之一是细胞膜质之中面的微管肽。然而到目前，只有很少的IIa类HDAC的残基被发掘成，基本上还是通过过强调的原理断定的，不一定是正常的生理生存环境下的真正的残基。HDAC4属于IIa类HDAC，在人体内神经之中面，对多种诱导肌肉组织消退的刺激反应后，HDAC4的强调量时会降低。在因为衰致使的肌肉组织消退症之中面，HDAC4在生命或者人体内肌肉组织之中面的强调量也时会降低。HDAC4全身敲除 (constitutive whole body knockout) 的人体内在成生地之后便因为骨骼发育异常而生还。凝聚力特异的HDAC4遗传敲除的人体内的数据显示HDAC4在正常的生理生存环境下不是只能的，但是在压力或者年老的生存环境下，它时会有另行的系统。因此，大幅度了解疟疾状态下HDAC4的水分子特异性可能时会开辟另行的化疗选项。2019年10月底15日，帕利化工另行公司美国研发之中面心的日本史隽课题组在Cell Reports刊发题为HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain， PGC-1α， and Hsc70的文章，通过另行研发的除此以外的IIa类HDAC特异的小水分子类似物，混合遗传敲除的手段，发掘成了三个全另行的HDAC4蛋白酶残基：肌球肽重链 (myosin hey chain isoforms，MyHC)，PGC-1α和热激肽70 (Hsc70)，同时还学术研究了HDAC4催化这些残基的神经生物学普遍性。从前的很多针对IIa类HDAC的学术研究基本上是通过减缓遗传强调的原理来实现的。但是遗传不强调，致使整个肽强调提高，十分能区别这类肽作为蛋白酶或者是持续性肽的系统。而目前刊发的抗病毒的HDAC双链的小水分子类似物，例如TSA， vorinostat (也叫SAHA)， 其实都只能减缓I类HDAC，对IIa类HDAC大体上没有人活性。一个由Tempero Pharmaceuticals开发设计的叫做叫TMP195的小水分子，算是针对IIa类HDAC比较特异的小水分子类似物，但是它对IIa类HDAC的EC50左右在0.2 μM左右，活性十分极好。为了只能更佳的学术研究IIa类HDAC的系统，帕利另行公司研发成一个另行颖的IIa类HDAC类似物 -- NVS-HD1，十分除此以外，EC50 < 1nM。NVS-HD1的选项性也很强，对于I类HDAC的EC50 都超过了1 μM。另外的两个小水分子，NVS-HD2和NVS-HD3是同系列化合物的早期的类似物。用作这些特异的IIa类HDAC类似物，混合传统的遗传knockdown 或者knockout，日本史隽课题组找到了三个HDAC4 (也可能是别的IIa类HDAC) 的残基。HDAC4可以去除MyHC上的亚胺。MyHC是致使肌肉组织收缩的sarcomere的主要成分。减缓 HDAC4可以降低细胞膜内MyHC的量，并且在细胞膜和人体内之中面减缓由高血压（dexamethasone）和脊髓有缺陷致使的MyHC的肽质损绝。一个2010年的报道认为神经之中面HDAC4的敲除可以减缓能降解MyHC的E3泛素连接蛋白酶MuRF1的遗传RNA，从而预防由于去脊髓致使的肌肉组织消退。而这篇文章揭示了一种相异的机制 -- 实际上调控MyHC肽。HDAC4过强调时会致使MyHC的降解，而双链有缺陷的D840N突变体则不用。即使MuRF1过强调后，IIa类HDAC类似物也足以企图MyHC的降解。因而可能的机理是，HDAC4被减缓后，MyHC上的赖氨酸被与此相反，所以不用被MuRF1加上泛素，也就不时会被泛素肽体系统降解。MyHC是神经之中面的极为重要肽，保持MyHC的肽量就可以预防肌肉组织消退，并且保持肌肉组织收缩系统。相似的机理也适用于HDAC4的另一个残基 -- PGC-1α。在肌肉组织特异性PGC-1α转遗传人体内之中面，PGC-1α的mRNA降低了> 10倍，而肽质仅仅降低？3倍，部分原因是PGC-1α时会被便降解（t1/2？15分钟）。NVS-HD1某种意义可以在细胞膜之中面而且可以在豚鼠之中面降低PGC-1α肽水平，却不显着阻碍PGC-1α mRNA水平。NVS-HD1降低的PGC-1α肽质的量也是？3倍，和转遗传人体内类似。在绝脊髓的人体内肌肉组织之中面，即使PGC-1α mRNA水平大幅提高，HDAC4敲除或IIa类HDAC类似物也能企图PGC-1α肽的提高。减缓所有的 IIa类HDAC比除此以外的HDAC4有缺陷效果更明显，与细胞膜内辨别到的PGC-1α可以和所有的IIa类HDAC（I类HDAC却说）实际上混合的结果相符合，隐含了IIa类HDAC间可以互补减缓作用。PGC-1α是新陈代谢和磷酸化转化成通路之中面的极为重要RNA共激活特异性。过强调PGC-1α的人体内表现成改善的磷酸化系统，类似于群众运动后的变化。因此NVS-HD1可能在磷酸化疟疾或者其他新陈代谢疟疾之中面发挥极为重要的减缓作用。这篇文章也发掘成HDAC4可以和Hsc70实际上混合，并且可以省略Hsc70的第128位赖氨酸的亚胺剪裁。当HDAC4的双链被减缓之后，与此相反的Hsc70就不用很好的混合高血压的细胞因子。但是只有与Hsc70和Hsp90混合的高血压的细胞因子，才是被实际上激活的可以混合高血压的状态。因而IIa类HDAC类似物可以减缓高血压和细胞因子混合，从而预防由它致使的肌肉组织消退。Hsc70是许多消费者肽履行正常系统所必需的水分子伴侣，因此其他极为重要途径也可能受HDAC4的调节。除此以外，这篇文章还发掘成HDAC3，MEF2十分能和HDAC4实际上混合。IIa类HDAC类似物也并没有人阻碍MEF2调控的遗传的强调。从前提成的IIa类HDAC作为持续性肽的兼职机理其实在神经之中面十分合理。类似成处: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