Cell Rep │ 史隽课题组揭示3个全新的HDAC4酶活性反应物及其在肌肉萎缩症中的重要作用

组酶去代谢物蛋白酶（HDAC， histone deacetylase）是癌症药物制造领域的热点。在人类文明之中面存有18种相同的HDAC，可以进一步再划分4类：I类HDAC（HDAC1、2、3和8）主要存有于真核细胞核之中面，主要动态是给组酶福羧酸。II类HDAC进一步划分：IIa类（HDAC4、5、7和9）和IIb类（HDAC6和10）。IV类HDAC11仅在脑干，肾和睾丸之中面表达出来。III类HDAC与酵母酶SIR2相关，使用NAD+而不是常用的蛋白酶促共激活剂Zn2+。与传统文化的I类HDAC相同，II类HDAC并不一定是组酶福羧酸蛋白酶。这类HDAC的丝氨酸四区的一个举足轻重——嘧啶（tyrosine）被组氨酸（histidine）摒弃，因而针对组酶的福羧酸丝氨酸比I类HDAC较差1000多倍。因此，II类HDAC被视之为并不一定是一个有活性的蛋白酶，而是一个本体酶，通过为基础其他酶起作用。一个普及的原理是，II类HDAC可以比对特定碱基之中酪氨酸（lysine）的羧酸润色，为基础上直至可以招募别的酶，比如I类HDAC之中面的HDAC3。HDAC3可以提供II类HDAC缺少的去羧酸丝氨酸，并且还可以此后为基础NCoR/SMRT基因序列表达出来共依赖性蛋白质，从而制约基因序列基因序列表达出来。另一个主要原理是，II类HDAC可以为基础一些基因序列表达出来遗传物质（例如myocyte enhancer factor 2， MEF2），从而依赖性这些基因序列表达出来遗传物质调节的基因序列基因序列表达出来。然而只是因为II类HDAC对组酶的丝氨酸大幅提高，就并不认为II类HDAC没有丝氨酸的相符合是不严谨的。质谱仪系统性全细胞核酶的羧酸润色推断出有很多酶质都可以被羧酸化。这些酶质毫无疑问包括真核蛋白质的酶，除此以外蛋白质和磷酸化之中的酶等。另外，大肠杆菌并没有组酶，但是在大肠杆菌之中，也推断出有很多酶可以被羧酸润色。这些证据都显然了II类HDAC很有确实还是有丝氨酸的，位点是与组酶相同的其他酶质。一个很好的例子就是IIb类HDAC6的位点之一是蛋白质之中面的微管酶。然而到近期，只有很少的IIa类HDAC的位点被推断出，大之外还是通过过表达出来的方式表明的，并不一定一定是短时间的表征生态下的似乎的位点。HDAC4分属IIa类HDAC，在血清骨盆肌之中面，对多种抑制肌肉组织快速增长的性刺激反应后，HDAC4的表达出来比率才会缩减。在因为衰引来的肌肉组织快速增长症之中面，HDAC4在人类文明或者血清肌肉组织之中面的表达出来比率也才会缩减。HDAC4胸部敲除 (constitutive whole body knockout) 的血清在成生直至慢慢地因为骨盆成年期异常而遇害。组织性特异的HDAC4基因序列敲除的血清的原始数据揭示HDAC4在短时间的表征生态下不是必需的，但是在舆论压力或者患病的生态下，它才会有重从新动态。因此，进一步了解病因状态下HDAC4的大分子靶标确实才会另辟重从新病患可选择。2019年10月初15日，博拉葛兰素通史克一些公司宾夕法尼亚州制造之中面心的通史隽课题组在Cell Reports公开发表二本书HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain， PGC-1α， and Hsc70的文章，通过从新制造的强效的IIa类HDAC特异的小大分子依赖性剂，为基础基因序列敲除的手段，推断出了三个全重从新HDAC4蛋白酶位点：肌球酶重链 (myosin hey chain isoforms，MyHC)，PGC-1α和热激酶70 (Hsc70)，同时还系统性了HDAC4催化这些位点的表征学涵义。以前的很多针对IIa类HDAC的研究大之外是通过依赖性基因序列表达出来的方式来实现的。但是基因序列不表达出来，导致整个酶表达出来减少，并不一定能四区分这类酶作为蛋白酶或者是本体性酶的动态。而目前公开发表的广谱的HDAC丝氨酸的小大分子依赖性剂，例如TSA， vorinostat (也叫SAHA)， 其实都勉强依赖性I类HDAC，对IIa类HDAC基本没有活性。一个由Tempero Pharmaceuticals开发的是从叫TMP195的小大分子，即使如此针对IIa类HDAC比较特异的小大分子依赖性剂，但是它对IIa类HDAC的EC50大约在0.2 μM数，活性并不一定较较差。为了需要非常好的研究IIa类HDAC的动态，博拉一些公司制造成一个独特的IIa类HDAC依赖性剂 ---- NVS-HD1，非常强效，EC50 < 1nM。NVS-HD1的可选择性也很强，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依赖性剂。使用这些特异的IIa类HDAC依赖性剂，为基础传统文化的基因序列knockdown 或者knockout，通史隽课题组找到了三个HDAC4 (也确实是别的IIa类HDAC) 的位点。HDAC4可以去除MyHC上的羧酸。MyHC是导致肌肉组织收缩的sarcomere的主要成分。依赖性 HDAC4可以缩减蛋白质MyHC的比率，并且在细胞核和血清之中面依赖性由本品（dexamethasone）和神经缺少引来的MyHC的酶质损失。一个2010年的报道并不认为骨盆肌之中面HDAC4的敲除可以依赖性能甲醛MyHC的E3泛素连接蛋白酶MuRF1的基因序列基因序列表达出来，从而预防由于去神经引来的肌肉组织快速增长。而这短文揭示了一种相同的机制 ---- 反之亦然调节MyHC酶。HDAC4过表达出来才会导致MyHC的甲醛，而丝氨酸缺少的D840N突变体则不能。即使MuRF1过表达出来后，IIa类HDAC依赖性剂也足以制止MyHC的甲醛。因而确实的物理性质是，HDAC4被依赖性后，MyHC上的酪氨酸被代谢物，所以不能被MuRF1加上泛素，也就不才会被泛素酶体系统甲醛。MyHC是骨盆肌之中面的举足轻重酶，保持MyHC的酶比率就可以预防肌肉组织快速增长，并且保持肌肉组织收缩动态。相似的物理性质也适用于HDAC4的另一个位点 ---- PGC-1α。在肌肉组织特异性PGC-1α种质序列血清之中面，PGC-1α的mRNA缩减了> 10倍，而酶质仅缩减？3倍，之外原因是PGC-1α才会被慢慢地甲醛（t1/2？15分钟）。NVS-HD1不仅可以在细胞核之中面而且可以在大鼠之中面缩减PGC-1α酶较差水平，却而今着制约PGC-1α mRNA较差水平。NVS-HD1缩减的PGC-1α酶质的比率也是？3倍，和种质序列血清类似。在失神经的血清肌肉组织之中面，即使PGC-1α mRNA较差水平高过，HDAC4敲除或IIa类HDAC依赖性剂也能制止PGC-1α酶的减少。依赖性所有的 IIa类HDAC比单独的HDAC4缺少效果非常轻微，与蛋白质观察到的PGC-1α可以和所有的IIa类HDAC（I类HDAC没用）反之亦然为基础的结果相符合，显然了IIa类HDAC彼此间可以互补作用。PGC-1α是蛋白质和磷酸化显现成路中之中面的举足轻重基因序列表达出来共激活遗传物质。过表达出来PGC-1α的血清表现成改善的磷酸化动态，比如说运动后的变化。因此NVS-HD1确实在磷酸化病因或者其他蛋白质病因之中面发挥举足轻重的作用。这短文也推断出HDAC4可以和Hsc70反之亦然为基础，并且可以替换成Hsc70的第128位酪氨酸的羧酸润色。当HDAC4的丝氨酸被依赖性直至，代谢物的Hsc70就不能很好的为基础本品的酶。但是只有与Hsc70和Hsp90为基础的本品的酶，才是被完全激活的可以为基础本品的状态。因而IIa类HDAC依赖性剂可以依赖性本品和酶为基础，从而预防由它引来的肌肉组织快速增长。Hsc70是许多投资者酶行使短时间动态所要能的大分子伴侣，因此其他举足轻重途径也确实受HDAC4的调节。除此以外，这短文还推断出HDAC3，MEF2并不一定能和HDAC4反之亦然为基础。IIa类HDAC依赖性剂也并没有制约MEF2调节的基因序列的表达出来。以前提成的IIa类HDAC作为本体性酶的工作物理性质似乎在骨盆肌之中面并不一定正确。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