Cell Rep │ 史隽课题组揭示3个全新的HDAC4蛋白酶底物及其在肌肉萎缩症中的重要作用

甲基解构质去乙酰解构蛋白质（HDAC， histone deacetylase）是前列腺癌药物研制出领域的热点。在本能中可能会普遍存在18种不尽相同的HDAC，可以实质性细分别为4类：I类HDAC（HDAC1、2、3和8）主要普遍存在于细胞质核中可能会，主要功能性是给甲基解构质透丝氨酸。II类HDAC实质性分别为：IIa类（HDAC4、5、7和9）和IIb类（HDAC6和10）。IV类HDAC11仅在脑干，肾脏和睾丸中可能会理解。III类HDAC与酵母核糖体SIR2相关，使用NAD+而不是常用的蛋白质促共诱导剂Zn2+。与传统观念的I类HDAC不尽相同，II类HDAC十分是甲基解构质透丝氨酸蛋白质。这类HDAC的蛋白质第一区的一个极为重要——赖氨酸（tyrosine）被赖氨酸（histidine）引入，因而针对甲基解构质的透丝氨酸蛋白质比I类HDAC高于1000多倍。因此，II类HDAC被普遍指出十分是一个有活性的蛋白质，而是一个结构核糖体，通过联结其他核糖体起功用。一个风靡的理论是，II类HDAC可以定位特定基因组里赖氨酸（lysine）的丝氨酸剪裁，联结上日后可以应征别的核糖体，比如I类HDAC中可能会的HDAC3。HDAC3可以包括II类HDAC纠正的去丝氨酸蛋白质，并且还可以继续联结NCoR/SMRTmRNA共抑止复合物，从而直接影响突变mRNA。另一个主要理论是，II类HDAC可以联结一些mRNA表征（例如myocyte enhancer factor 2， MEF2），从而抑止这些mRNA表征调控的突变mRNA。然而只是因为II类HDAC对甲基解构质的蛋白质大大降高于，就指出II类HDAC没蛋白质的推论是不严谨的。气相分析全细胞质核糖体的丝氨酸剪裁断定有很多核糖体质都可以被丝氨酸解构。这些核糖体质无疑除此以外细胞质核内的核糖体，还除此以外细胞质质和细胞质里的核糖体等。另外，菌株并没甲基解构质，但是在菌株里，也断定有很多核糖体可以被丝氨酸剪裁。这些事实都暗示了II类HDAC很有显然还是有蛋白质的，位点是与甲基解构质不尽相同的其他核糖体质。一个很好的比如说就是IIb类HDAC6的位点之一是细胞质质中可能会的真核细胞核糖体。然而到现在为止，只有相当多的IIa类HDAC的位点被断定，大部份还是通过过理解的方法有证明的，十分一定是情况下的表征生态环境下的真正的位点。HDAC4属于IIa类HDAC，在果蝇神经系统中可能会，对多种诱导躯干变小的刺激反应后，HDAC4的理解比率可能会缩减。在因为衰惹来的躯干变小症中可能会，HDAC4在本能或者果蝇躯干中可能会的理解比率也可能会缩减。HDAC4全身敲除 (constitutive whole body knockout) 的果蝇在出生日后之后因为四肢发育异常而死亡。时间推移特异的HDAC4突变敲除的果蝇的样本辨识HDAC4在情况下的表征生态环境下不是必需的，但是在负面直接影响或者生病的生态环境下，它可能会有最初的功能性。因此，实质性了解性疾病情况下下HDAC4的分子靶标显然可能会构筑最初的病患选择。2019年10月15日，博拉制药Corporation新泽西州研制出中可能会心的历史学者隽课题组在Cell Reports刊登文中HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain， PGC-1α， and Hsc70的文章，通过最初研制出的引人瞩目的IIa类HDAC特异的多肽抑止剂，联结突变敲除的手段，断定了三个全最初的HDAC4蛋白质位点：肌球核糖体重链 (myosin hey chain isoforms，MyHC)，PGC-1α和热激核糖体70 (Hsc70)，同时还分析了HDAC4催解构这些位点的表征学内涵。之前的很多针对IIa类HDAC的研究大部份是通过抑止突变理解的方法有来实现的。但是突变不理解，随之而来整个核糖体理解缩减，十分可第一区分这类核糖体作为蛋白质或者是系统性核糖体的功能性。而现在刊登的广谱的HDAC蛋白质的多肽抑止剂，例如TSA， vorinostat (也叫SAHA)， 其实都只能抑止I类HDAC，对IIa类HDAC基本上没活性。一个由Tempero Pharmaceuticals开发计划的叫做叫TMP195的多肽，却是针对IIa类HDAC比较特异的多肽抑止剂，但是它对IIa类HDAC的EC50大约在0.2 μM将近，活性十分很高。为了能够更容易的研究IIa类HDAC的功能性，博拉Corporation研制出出一个独特的IIa类HDAC抑止剂 便是 NVS-HD1，极其引人瞩目，EC50 < 1nM。NVS-HD1的选择性也很强，对于I类HDAC的EC50 都超过了1 μM。另外的两个多肽，NVS-HD2和NVS-HD3是同系列解构合物的早期的抑止剂。使用这些特异的IIa类HDAC抑止剂，联结传统观念的突变knockdown 或者knockout，历史学者隽课题组找到了三个HDAC4 (也显然是别的IIa类HDAC) 的位点。HDAC4可以去除MyHC上的丝氨酸。MyHC是随之而来躯干收缩的sarcomere的主要成分。抑止 HDAC4可以缩减细胞质内MyHC的比率，并且在细胞质和果蝇中可能会抑止由类固醇（dexamethasone）和中枢神经系统纠正惹来的MyHC的核糖体质损失。一个2010年的报道指出神经系统中可能会HDAC4的敲除可以抑止能降解MyHC的E3泛素连接蛋白质MuRF1的突变mRNA，从而预防性由于去中枢神经系统惹来的躯干变小。而这序言揭示了一种不尽相同的机制 便是 这样一来调控MyHC核糖体。HDAC4过理解可能会随之而来MyHC的降解，而蛋白质纠正的D840N突变体则不可。即使MuRF1过理解后，IIa类HDAC抑止剂也足以阻止MyHC的降解。因而显然的成因是，HDAC4被抑止后，MyHC上的赖氨酸被乙酰解构，所以不可被MuRF1加上泛素，也就不可能会被泛素核糖体体系统降解。MyHC是神经系统中可能会的极为重要核糖体，保持MyHC的核糖体比率就可以预防性躯干变小，并且保持躯干收缩功能性。相似的成因也适用于HDAC4的另一个位点 便是 PGC-1α。在躯干特异性PGC-1α转突变果蝇中可能会，PGC-1α的mRNA缩减了> 10倍，而核糖体质仅缩减？3倍，部份理由是PGC-1α可能会被之后降解（t1/2？15分钟）。NVS-HD1不仅可以在细胞质中可能会而且可以在DDT中可能会缩减PGC-1α核糖体技术水平，却不显着直接影响PGC-1α mRNA技术水平。NVS-HD1缩减的PGC-1α核糖体质的比率也是？3倍，和转突变果蝇类似。在失中枢神经系统的果蝇躯干中可能会，即使PGC-1α mRNA技术水平相对来说降高于，HDAC4敲除或IIa类HDAC抑止剂也能阻止PGC-1α核糖体的缩减。抑止所有的 IIa类HDAC比单独的HDAC4纠正敏感度更相对来说，与细胞质内观察到的PGC-1α可以和所有的IIa类HDAC（I类HDAC从来不）这样一来联结的结果无法解释，暗示了IIa类HDAC中间可以互补功用。PGC-1α是降解和细胞质产生通路中可能会的极为重要mRNA共诱导表征。过理解PGC-1α的果蝇表现出提升的细胞质功能性，值得注意运动后的变解构。因此NVS-HD1显然在细胞质性疾病或者其他降解性疾病中可能会起到极为重要的功用。这序言也断定HDAC4可以和Hsc70这样一来联结，并且可以换成Hsc70的第128位赖氨酸的丝氨酸剪裁。当HDAC4的蛋白质被抑止日后，乙酰解构的Hsc70就不可很好的联结类固醇的核糖体。但是只有与Hsc70和Hsp90联结的类固醇的核糖体，才是被完全诱导的可以联结类固醇的情况下。因而IIa类HDAC抑止剂可以抑止类固醇和核糖体联结，从而预防性由它惹来的躯干变小。Hsc70是许多客户核糖体行使情况下功能性所必需的分子配偶，因此其他极为重要途径也显然受HDAC4的恒定。除此以外，这序言还断定HDAC3，MEF2十分可和HDAC4这样一来联结。IIa类HDAC抑止剂也并没直接影响MEF2调控的突变的理解。之前提出的IIa类HDAC作为系统性核糖体的临时工成因显然在神经系统中可能会十分准确。原始出处: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