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会的重要作用

组介导去羧转化核酸（HDAC， histone deacetylase）是白血病药物生产应用领域的邻近地区。在有机体中才会依赖于18种各有不同的HDAC，可以大幅度细总称4类：I类HDAC（HDAC1、2、3和8）主要依赖于于细胞才会核中才会，主要系统是给组介导容巯基。II类HDAC大幅度总称：IIa类（HDAC4、5、7和9）和IIb类（HDAC6和10）。IV类HDAC11数在脑，脾和睾丸中才会理解。III类HDAC与蛋白酶介导SIR2相关，用作NAD+而不是常用的核酸促总共激活剂Zn2+。与传统文转化的I类HDAC各有不同，II类HDAC十分是组介导容巯基核酸。这类HDAC的核酸活性区的一个最主要——酪氨酸（tyrosine）被组氨酸（histidine）取而代之，因而针对组介导的容巯基核酸活性比I类HDAC很低1000多倍。因此，II类HDAC被普遍认为十分是一个有活性的核酸，而是一个结构上介导，通过建构其他介导起依赖性。一个流行的理论是，II类HDAC可以识别特定序列内都N-（lysine）的巯基省略，建构上在此之后可以召募别的介导，比如I类HDAC中才会的HDAC3。HDAC3可以提供II类HDAC缺失的去巯基核酸活性，并且还可以继续建构NCoR/SMRT酪氨酸总共减缓复合物，从而必要影响基因组酪氨酸。另一个主要理论是，II类HDAC可以建构一些酪氨酸遗传物质（例如myocyte enhancer factor 2， MEF2），从而减缓这些酪氨酸遗传物质通气的基因组酪氨酸。然而只是因为II类HDAC对组介导的核酸活性很很低，就认为II类HDAC没有人核酸活性的推测是不严谨的。质谱分析全细胞才会介导的巯基省略注意到有很多介导质都可以被巯基转化。这些介导质不数数还包括细胞才会核内的介导，还还包括细胞才会质和肝细胞内都的介导等。另外，细菌并没有人组介导，但是在细菌内都，也注意到有很多介导可以被巯基省略。这些证据都显然了II类HDAC很有可能还是有核酸活性的，丝氨酸是与组介导各有不同的其他介导质。一个不太好的值得注意就是IIb类HDAC6的丝氨酸之一是细胞才会质中才会的微管介导。然而到近期，只有非常少的IIa类HDAC的丝氨酸被注意到，数有还是通过过理解的分析方法证明的，十分一定是较长时间的生理反应生态下的真正的丝氨酸。HDAC4不属于IIa类HDAC，在小鼠骨骼肌中才会，对多种诱发肌肉组织剧减的诱因转化学反应后，HDAC4的理解量才会增加。在因为窜引起的肌肉组织剧减症中才会，HDAC4在有机体或者小鼠肌肉组织中才会的理解量也才会增加。HDAC4全身敲除 (constitutive whole body knockout) 的小鼠在祖父母在此之后再一因为骨骼发育持续性而死亡。时间推移特异的HDAC4基因组敲除的小鼠的数据集显示HDAC4在较长时间的生理反应生态下不是必须的，但是在压力或者生病的生态下，它才会有新近的系统。因此，大幅度了解病症情况下下HDAC4的底物靶标可能开辟新近的治疗考虑。2019年10月15日，提在制药公司澳大利亚生产中才会心的简史隽课题组在Cell Reports登载篇名HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain， PGC-1α， and Hsc70的发表文章，通过新近生产的抗病毒的IIa类HDAC特异的小底物胺，建构基因组敲除的意图，注意到了三个全新近的HDAC4核酸丝氨酸：肌球介导重链 (myosin hey chain isoforms，MyHC)，PGC-1α和热激介导70 (Hsc70)，同时还分析了HDAC4催转化这些丝氨酸的神经生物学意义。以前的很多针对IIa类HDAC的研究成果数有是通过减缓基因组理解的分析方法来实现的。但是基因组不理解，引致整个介导理解减少，十分能划分这类介导作为核酸或者是功能性介导的系统。而现阶段登载的磺胺类的HDAC核酸活性的小底物胺，例如TSA， vorinostat (也叫SAHA)， 毕竟都勉强减缓I类HDAC，对IIa类HDAC必需没有人活性。一个由Tempero Pharmaceuticals开发的又叫叫TMP195的小底物，算是针对IIa类HDAC较为特异的小底物胺，但是它对IIa类HDAC的EC50大约在0.2 μM将近，活性十分很高。为了很难更好的研究成果IIa类HDAC的系统，提在公司生产出一个新近颖的IIa类HDAC胺 -- NVS-HD1，非常抗病毒，EC50 < 1nM。NVS-HD1的考虑性也很强，对于I类HDAC的EC50 都超过了1 μM。另外的两个小底物，NVS-HD2和NVS-HD3是同系列转化合物的早期的胺。用作这些特异的IIa类HDAC胺，建构传统文转化的基因组knockdown 或者knockout，简史隽课题组找到了三个HDAC4 (也可能是别的IIa类HDAC) 的丝氨酸。HDAC4可以去除MyHC上的巯基。MyHC是引致肌肉组织收缩的sarcomere的主要成分。减缓 HDAC4可以增加细胞才会内MyHC的量，并且在细胞才会和小鼠中才会减缓由类固醇（dexamethasone）和神经元缺失引起的MyHC的介导质损失。一个2010年的报道认为骨骼肌中才会HDAC4的敲除可以减缓能降解MyHC的E3泛素连接核酸MuRF1的基因组酪氨酸，从而预防由于去神经元引起的肌肉组织剧减。而这篇发表文章揭示了一种各有不同的机制 -- 必要通气MyHC介导。HDAC4过理解才会引致MyHC的降解，而核酸活性缺失的D840N突变体则不能。即使MuRF1过理解后，IIa类HDAC胺也足以阻止MyHC的降解。因而可能的中间体是，HDAC4被减缓后，MyHC上的N-被羧转化，所以不能被MuRF1加上泛素，也就不才会被泛素介导体系统降解。MyHC是骨骼肌中才会的最主要介导，保持MyHC的介导量就可以预防肌肉组织剧减，并且保持肌肉组织收缩系统。相似的中间体也适用于HDAC4的另一个丝氨酸 -- PGC-1α。在肌肉组织特异性PGC-1α转基因组小鼠中才会，PGC-1α的mRNA增加了> 10倍，而介导质数增加？3倍，一小原因是PGC-1α才会被再一降解（t1/2？15分钟）。NVS-HD1不数可以在细胞才会中才会而且可以在大鼠中才会增加PGC-1α介导素质，却不显着必要影响PGC-1α mRNA素质。NVS-HD1增加的PGC-1α介导质的量也是？3倍，和转基因组小鼠相近。在失神经元的小鼠肌肉组织中才会，即使PGC-1α mRNA素质明显降很低，HDAC4敲除或IIa类HDAC胺也能阻止PGC-1α介导的减少。减缓所有的 IIa类HDAC比除此以外的HDAC4缺失效果更明显，与细胞才会内观察到的PGC-1α可以和所有的IIa类HDAC（I类HDAC从来不）必要建构的结果相符合，显然了IIa类HDAC彼此间可以互补依赖性。PGC-1α是细胞内和肝细胞产生渠道中才会的最主要酪氨酸总共激活遗传物质。过理解PGC-1α的小鼠表现出改善的肝细胞系统，相近于运动后的变转化。因此NVS-HD1可能在肝细胞病症或者其他细胞内病症中才会发挥最主要的依赖性。这篇发表文章也注意到HDAC4可以和Hsc70必要建构，并且可以去掉Hsc70的第128位N-的巯基省略。当HDAC4的核酸活性被减缓在此之后，羧转化的Hsc70就不能不太好的建构类固醇的介导。但是只有与Hsc70和Hsp90建构的类固醇的介导，才是被完全激活的可以建构类固醇的情况下。因而IIa类HDAC胺可以减缓类固醇和介导建构，从而预防由它引起的肌肉组织剧减。Hsc70是许多投资者介导行使较长时间系统所必需的底物伴侣，因此其他最主要途径也可能受HDAC4的通气。在在，这篇发表文章还注意到HDAC3，MEF2十分能和HDAC4必要建构。IIa类HDAC胺也并没有人必要影响MEF2通气的基因组的理解。以前提出的IIa类HDAC作为功能性介导的社才会活动中间体却是在骨骼肌中才会十分准确。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