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中的关键作用

丝氨酸去烷基化酵素质（HDAC， histone deacetylase）是乳腺癌药物开发各个领域的版块。在人类所里面假定18种相异的HDAC，可以有利于细可分4类：I类HDAC（HDAC1、2、3和8）主要假定于线粒体质里面，主要基本功能是给丝氨酸干乙基。II类HDAC有利于可分：IIa类（HDAC4、5、7和9）和IIb类（HDAC6和10）。IV类HDAC11仅在脊髓，大肠和腹腔里面强调。III类HDAC与发酵酵素SIR2涉及，采用NAD+而不是常用的酵素质促合共激活剂Zn2+。与习惯的I类HDAC相异，II类HDAC相当是丝氨酸干乙基酵素质。这类HDAC的酵素质活性区内的一个不可或缺——酪氨酸（tyrosine）被组氨酸（histidine）转用，因而针对丝氨酸的干乙基酵素质活性比I类HDAC较低1000多倍。因此，II类HDAC被普遍普遍认为相当是一个有活性的酵素质，而是一个结构上酵素，通过相辅相成其他酵素起作用。一个流行的分析方法方法是，II类HDAC可以辨别特定序列里甘氨酸（lysine）的乙基标记，相辅相成上此后可以招募别的酵素，比如I类HDAC里面的HDAC3。HDAC3可以提供II类HDAC缺失的去乙基酵素质活性，并且还可以继续相辅相成NCoR/SMRT激活合共减缓复合物，从而负面影响酵素质激活。另一个主要分析方法方法是，II类HDAC可以相辅相成一些激活特异性（例如myocyte enhancer factor 2， MEF2），从而减缓这些激活特异性酵素质强调的酵素质激活。然而只是因为II类HDAC对丝氨酸的酵素质活性大幅提高，就普遍认为II类HDAC没有酵素质活性的推论是不有条理的。质谱分析方法全线粒体酵素的乙基标记见到有很多酵素质都可以被乙基化。这些酵素质不仅仅最主要线粒体质内的酵素，还最主要肝线粒体和核糖体里的酵素等。另外，芽孢并没有丝氨酸，但是在芽孢里，也见到有很多酵素可以被乙基标记。这些证据都其实了II类HDAC很有可能还是有酵素质活性的，基团是与丝氨酸相异的其他酵素质。一个很差的例子就是IIb类HDAC6的基团之一是肝线粒体里面的微管酵素。然而到现有为止，只有较少的IIa类HDAC的基团被见到，极少还是通过过强调的方式确实的，相当一定是正常的生物体周边环境下的真正的基团。HDAC4统称IIa类HDAC，在人体内平滑肌里面，对多种减缓肌肉停滞的诱发乙烯后，HDAC4的强调采用量但会提高。在因为穷引起的肌肉停滞症里面，HDAC4在人类所或者人体内肌肉里面的强调采用量也但会提高。HDAC4手脚敲除 (constitutive whole body knockout) 的人体内在借助于生此后便因为骨骼发育持续性而死亡。组织性特异的HDAC4酵素质敲除的人体内的资料显示HDAC4在正常的生物体周边环境下不是必须的，但是在压力或者生病的周边环境下，它但会有取而代之基本功能。因此，有利于了解营养不良平衡状态下HDAC4的原子靶标可能但会建起取而代之病患必需。2019年10年底15日，特斯制药公司美国开发里面心的史隽课题组在Cell Reports刊发题为HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain， PGC-1α， and Hsc70的文章，通过新开发的值得注意的IIa类HDAC特异的组分类似物，相辅相成酵素质敲除的目的，见到了三个全取而代之HDAC4酵素质基团：肌球酵素重链 (myosin hey chain isoforms，MyHC)，PGC-1α和热激酵素70 (Hsc70)，同时还分析方法了HDAC4乙烯这些基团的生物体学本质。直到现在的很多针对IIa类HDAC的深入研究极少是通过减缓酵素质强调的方式来意味着的。但是酵素质不强调，造成了整个酵素强调减少，相当能区内分这类酵素作为酵素质或者是经常性酵素的基本功能。而现有刊发的为数不多的HDAC酵素质活性的组分类似物，例如TSA， vorinostat (也叫SAHA)， 其实都并不需要减缓I类HDAC，对IIa类HDAC基本没有活性。一个由Tempero Pharmaceuticals开发的叫做叫TMP195的组分，算是针对IIa类HDAC相比较特异的组分类似物，但是它对IIa类HDAC的EC50大约在0.2 μM近，活性相当更是高。为了能够更是好的深入研究IIa类HDAC的基本功能，特斯公司开发借助于一个新颖的IIa类HDAC类似物 -- NVS-HD1，相当值得注意，EC50 < 1nM。NVS-HD1的必需性也很强，对于I类HDAC的EC50 都超过了1 μM。另外的两个组分，NVS-HD2和NVS-HD3是同系列化合物的早期的类似物。采用这些特异的IIa类HDAC类似物，相辅相成习惯的酵素质knockdown 或者knockout，史隽课题组找到了三个HDAC4 (也可能是别的IIa类HDAC) 的基团。HDAC4可以去除MyHC上的乙基。MyHC是造成了肌肉收缩的sarcomere的主要成分。减缓 HDAC4可以提高肝线粒体MyHC的采用量，并且在线粒体和人体内里面减缓由类固醇（dexamethasone）和中枢神经系统缺失引起的MyHC的酵素质损失。一个2010年的报道普遍认为平滑肌里面HDAC4的敲除可以减缓能降解MyHC的E3泛素连接酵素质MuRF1的酵素质激活，从而预防性由于去中枢神经系统引起的肌肉停滞。而这篇文章揭示了一种相异的机制 -- 必要酵素质强调MyHC酵素。HDAC4过强调但会造成了MyHC的降解，而酵素质活性缺失的D840N突变体则不必。即使MuRF1过强调后，IIa类HDAC类似物也足以阻止MyHC的降解。因而可能的机理是，HDAC4被减缓后，MyHC上的甘氨酸被烷基化，所以不必被MuRF1加上泛素，也就不但会被泛素酵素体系统降解。MyHC是平滑肌里面的不可或缺酵素，保持MyHC的酵素采用量就可以预防性肌肉停滞，并且保持肌肉收缩基本功能。相似的机理也适用于HDAC4的另一个基团 -- PGC-1α。在肌肉特异性PGC-1α转酵素质人体内里面，PGC-1α的mRNA提高了> 10倍，而酵素质仅提高？3倍，一小原因是PGC-1α但会被便降解（t1/2？15分钟）。NVS-HD1不仅可以在线粒体里面而且可以在大鼠里面提高PGC-1α酵素准确度，却澹着负面影响PGC-1α mRNA准确度。NVS-HD1提高的PGC-1α酵素质的采用量也是？3倍，和转酵素质人体内类似。在失中枢神经系统的人体内肌肉里面，即使PGC-1α mRNA准确度明显降较低，HDAC4敲除或IIa类HDAC类似物也能阻止PGC-1α酵素的减少。减缓所有的 IIa类HDAC比除此以外的HDAC4缺失效果更是明显，与肝线粒体观察到的PGC-1α可以和所有的IIa类HDAC（I类HDAC敢）必要相辅相成的结果相符合，其实了IIa类HDAC间可以互补作用。PGC-1α是糖类和核糖体产生通路里面的不可或缺激活合共激活特异性。过强调PGC-1α的人体内发挥借助于改善的核糖体基本功能，区别于运动后的变化。因此NVS-HD1可能在核糖体营养不良或者其他糖类营养不良里面体现不可或缺的作用。这篇文章也见到HDAC4可以和Hsc70必要相辅相成，并且可以去掉Hsc70的第128位甘氨酸的乙基标记。当HDAC4的酵素质活性被减缓此后，烷基化的Hsc70就不必很差的相辅相成类固醇的所激素。但是只有与Hsc70和Hsp90相辅相成的类固醇的所激素，才是被无论如何激活的可以相辅相成类固醇的平衡状态。因而IIa类HDAC类似物可以减缓类固醇和所激素相辅相成，从而预防性由它引起的肌肉停滞。Hsc70是许多客户酵素行使正常基本功能所要能的原子伴侣，因此其他不可或缺途径也可能所受HDAC4的恒定。除此以外，这篇文章还见到HDAC3，MEF2相当能和HDAC4必要相辅相成。IIa类HDAC类似物也并没有负面影响MEF2酵素质强调的酵素质的强调。直到现在设想的IIa类HDAC作为经常性酵素的工作机理看来在平滑肌里面相当正确。值得注意借助于处: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