Cell Rep │ 史隽课题组了解到3个全新的HDAC4酶活性底物及其在肌肉萎缩症中的重要作用

组酶去乙酰转化肽（HDAC， histone deacetylase）是癌症类固醇合作研发教育领域的热点。在人类文明里面存有18种相同的HDAC，可以再进一步分成为4类：I类HDAC（HDAC1、2、3和8）主要存有于叶绿体里面，主要动态是给组酶脱乙基。II类HDAC再进一步分为：IIa类（HDAC4、5、7和9）和IIb类（HDAC6和10）。IV类HDAC11极少在大脑，肾和卵巢里面理解。III类HDAC与酵母酶SIR2相关，使用NAD+而不是惯用的肽促总计触发剂Zn2+。与传统的I类HDAC相同，II类HDAC极为是组酶脱乙基肽。这类HDAC的肽活性北区的一个举足轻重——酪氨酸（tyrosine）被赖氨酸（histidine）取代，因而针对组酶的脱乙基肽活性比I类HDAC较低1000多倍。因此，II类HDAC被认作极为是一个有活性的肽，而是一个骨架酶，通过建构其他酶起抑制作用。一个流行的原理是，II类HDAC可以比对特定性状序列从前乙酰（lysine）的乙基剪裁，建构上之前可以招募别的酶，比如I类HDAC里面的HDAC3。HDAC3可以提供II类HDAC有缺陷的去乙基肽活性，并且还可以暂时建构NCoR/SMRT磷酸化总计可抑制复合物，从而影响性状磷酸化。另一个主要原理是，II类HDAC可以建构一些磷酸化因子（例如myocyte enhancer factor 2， MEF2），从而可抑制这些磷酸化因子抑制的性状磷酸化。然而只是因为II类HDAC对组酶的肽活性颇高，就认为II类HDAC没肽活性的推论是不缜密的。分析化学比对全部都是细胞酶的乙基剪裁断定有很多酶质都可以被乙基转化。这些酶质不极少极少包括叶绿体内的酶，还包括细胞质和细胞质从前的酶等。另外，大肠杆菌并没组酶，但是在大肠杆菌从前，也断定有很多酶可以被乙基剪裁。这些证据都暗示了II类HDAC很有似乎还是有肽活性的，羧酸是与组酶相同的其他酶质。一个极好的例子就是IIb类HDAC6的羧酸之一是细胞质里面的微管酶。然而到现阶段为止，只有仅仅的IIa类HDAC的羧酸被断定，大部分还是通过过理解的方法确实的，极为一定是单单现异常的表征生存环境下的真正的羧酸。HDAC4总称IIa类HDAC，在肠道神经里面，对多种诱导脊柱萎缩的诱发反应后，HDAC4的理解总量不会增高。在因为衰微引起的脊柱萎缩症里面，HDAC4在人类文明或者肠道脊柱里面的理解总量也不会增高。HDAC4全部都是身敲除 (constitutive whole body knockout) 的肠道在单单生之前很快因为软骨发育反常而死亡。有组织特异的HDAC4性状敲除的肠道的数据看单单HDAC4在单单现异常的表征生存环境下不是需的，但是在阻力或者病倒的生存环境下，它不会有原先动态。因此，再进一步认识到疾病显然下HDAC4的分子靶标似乎不会开辟原先病患选择。2019年10月15日，普利药学日本公司旧金山科技公司的史隽课题组在Cell Reports刊发文里面HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain， PGC-1α， and Hsc70的文章，通过新合作研发的强效的IIa类HDAC特异的催化反应可类固醇，建构性状敲除的手段，断定了三个全部都是原先HDAC4肽羧酸：肌球酶重链 (myosin hey chain isoforms，MyHC)，PGC-1α和热激酶70 (Hsc70)，同时还比对了HDAC4催转化这些羧酸的表征学内涵。以前的很多针对IIa类HDAC的研究大部分是通过可抑制性状理解的方法来借助于的。但是性状不理解，导致整个酶理解减小，极为能北区分开这类酶作为肽或者是机械性酶的动态。而现阶段刊发的广谱的HDAC肽活性的催化反应可类固醇，例如TSA， vorinostat (也叫SAHA)， 其实都只能可抑制I类HDAC，对IIa类HDAC基本没活性。一个由Tempero Pharmaceuticals研发的叫做叫TMP195的催化反应，即使如此针对IIa类HDAC比较特异的催化反应可类固醇，但是它对IIa类HDAC的EC50大约在0.2 μM大约，活性极为颇高。为了并能更好的研究IIa类HDAC的动态，普利日本公司合作研发单单一个大胆的IIa类HDAC可类固醇 --- NVS-HD1，极为强效，EC50 < 1nM。NVS-HD1的选择性也很强，对于I类HDAC的EC50 都超过了1 μM。另外的两个催化反应，NVS-HD2和NVS-HD3是同系列转化合物的早期的可类固醇。使用这些特异的IIa类HDAC可类固醇，建构传统的性状knockdown 或者knockout，史隽课题组找到了三个HDAC4 (也似乎是别的IIa类HDAC) 的羧酸。HDAC4可以去除MyHC上的乙基。MyHC是导致脊柱收缩的sarcomere的主要成分。可抑制 HDAC4可以增高体内MyHC的总量，并且在细胞和肠道里面可抑制由糖皮质激素（dexamethasone）和神经有缺陷引起的MyHC的酶质损惜。一个2010年的报道认为神经里面HDAC4的敲除可以可抑制能降解MyHC的E3泛素连接肽MuRF1的性状磷酸化，从而预防由于去神经引起的脊柱萎缩。而这篇文章揭示了一种相同的机制 --- 反之亦然抑制MyHC酶。HDAC4过理解不会导致MyHC的降解，而肽活性有缺陷的D840N突变体则不能。即使MuRF1过理解后，IIa类HDAC可类固醇也足以阻止MyHC的降解。因而似乎的机理是，HDAC4被可抑制后，MyHC上的乙酰被乙酰转化，所以不能被MuRF1加上泛素，也就不不会被泛素酶体系统降解。MyHC是神经里面的举足轻重酶，保持MyHC的酶总量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的另一个羧酸 --- PGC-1α。在脊柱特异性PGC-1α转性状肠道里面，PGC-1α的mRNA增高了> 10倍，而酶质极少增高？3倍，部分原因是PGC-1α不会被很快降解（t1/2？15分钟）。NVS-HD1不极少可以在细胞里面而且可以在大鼠里面增高PGC-1α酶素质，却不显着影响PGC-1α mRNA素质。NVS-HD1增高的PGC-1α酶质的总量也是？3倍，和转性状肠道类似。在惜神经的肠道脊柱里面，即使PGC-1α mRNA素质明显降较低，HDAC4敲除或IIa类HDAC可类固醇也能阻止PGC-1α酶的减小。可抑制所有的 IIa类HDAC比实际上的HDAC4有缺陷真实感更明显，与体内观察到的PGC-1α可以和所有的IIa类HDAC（I类HDAC不行）反之亦然建构的结果相符合，暗示了IIa类HDAC相互间可以互补抑制作用。PGC-1α是代谢物和细胞质产生通路里面的举足轻重磷酸化总计触发因子。过理解PGC-1α的肠道表现单单改善的细胞质动态，类似于爱国运动后的变转化。因此NVS-HD1似乎在细胞质疾病或者其他代谢物疾病里面把握举足轻重的抑制作用。这篇文章也断定HDAC4可以和Hsc70反之亦然建构，并且可以换成Hsc70的第128位乙酰的乙基剪裁。当HDAC4的肽活性被可抑制之前，乙酰转化的Hsc70就不能极好的建构糖皮质激素的所受体。但是只有与Hsc70和Hsp90建构的糖皮质激素的所受体，才是被显然触发的可以建构糖皮质激素的显然。因而IIa类HDAC可类固醇可以可抑制糖皮质激素和所受体建构，从而预防由它引起的脊柱萎缩。Hsc70是许多客户酶行使职权单单现异常动态所必需的分子伴侣，因此其他举足轻重途径也似乎所受HDAC4的调节。在在，这篇文章还断定HDAC3，MEF2极为能和HDAC4反之亦然建构。IIa类HDAC可类固醇也并没影响MEF2抑制的性状的理解。以前设想的IIa类HDAC作为机械性酶的工作机理似乎在神经里面极为恰当。原始单单处: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