Cell Rep │ 史隽课题组揭示3个全新的HDAC4酶活性底物及其在脊柱萎缩症中的重要作用

组蛋白去异构化时蛋白（HDAC， histone deacetylase）是结核病抗生素开发领域的近期。在有机体从前普遍存在18种不同的HDAC，可以有利于细分为4类：I类HDAC（HDAC1、2、3和8）主要普遍存在于细胞就会核从前，主要机制是给组蛋白；大烯丙基。II类HDAC有利于分为：IIa类（HDAC4、5、7和9）和IIb类（HDAC6和10）。IV类HDAC11极少在脑，大肠和睾丸从前解读。III类HDAC与酵母菌蛋白SIR2关的，使用NAD+而不是惯用的蛋白促共激活剂Zn2+。与传统的I类HDAC不同，II类HDAC并不是组蛋白；大烯丙基蛋白。这类HDAC的双链四区的一个最重要——乙酰（tyrosine）被色氨酸（histidine）引入，因而针对组蛋白的；大烯丙基双链比I类HDAC较低1000多倍。因此，II类HDAC被公认并不是一个有活性的蛋白，而是一个构件蛋白，通过紧密结合其他蛋白起作用。一个风靡的原理是，II类HDAC可以鉴别特定序列从前半胱氨酸（lysine）的烯丙基润色，紧密结合上此后可以招募别的蛋白，比如I类HDAC从前的HDAC3。HDAC3可以备有II类HDAC其会的去烯丙基双链，并且还可以继续紧密结合NCoR/SMRT激活共抑止复合物，从而如此一来影响等位基因激活。另一个主要原理是，II类HDAC可以紧密结合一些激活遗传物质（例如myocyte enhancer factor 2， MEF2），从而抑止这些激活遗传物质调节的等位基因激活。然而只是因为II类HDAC对组蛋白的双链很较低，就相信II类HDAC未双链的推断是不系统化时的。质谱分析全部都是细胞就会蛋白的烯丙基润色见到有很多蛋白质都可以被烯丙基化时。这些蛋白质不极少极少包括细胞就会核内的蛋白，还包括细胞就会质和人体内从前的蛋白等。另外，寄生虫并未组蛋白，但是在寄生虫从前，也见到有很多蛋白可以被烯丙基润色。这些证词都显然了II类HDAC很有可能还是有双链的，官能团是与组蛋白不同的其他蛋白质。一个较好的例子就是IIb类HDAC6的官能团之一是细胞就会质从前的细胞器蛋白。然而到现在为止，只有很少的IIa类HDAC的官能团被见到，基本上还是通过过解读的方法证明的，一般来说是正常的心理生态系统下的真正的官能团。HDAC4属于IIa类HDAC，在果蝇平滑肌从前，对多种作用于下肢剧减的刺激反应后，HDAC4的解读存量就会提高。在因为穷造成的下肢剧减症从前，HDAC4在有机体或者果蝇下肢从前的解读存量也就会提高。HDAC4全部都是身敲除 (constitutive whole body knockout) 的果蝇在出生此后刚刚因为骨骼发育异常而死亡。组织性特异的HDAC4等位基因敲除的果蝇的信息显示HDAC4在正常的心理生态系统下不是不可的，但是在压力或者病倒的生态系统下，它就会有取而代之的机制。因此，有利于知晓病症长时间下HDAC4的分子靶标可能就会辟取而代之的治疗法需要。2019年10月15日，诺华生物科技公司美国开发从前心的历史学者隽课题组在Cell Reports刊载取而代之书HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain， PGC-1α， and Hsc70的文章，通过取而代之开发的强效的IIa类HDAC特异的小分子类固醇，紧密结合等位基因敲除的目的，见到了三个全部都是取而代之的HDAC4蛋白官能团：肌球蛋白重链 (myosin hey chain isoforms，MyHC)，PGC-1α和热激蛋白70 (Hsc70)，同时还分析了HDAC4催化时这些官能团的神经生物学意义。实际上的很多针对IIa类HDAC的科学研究基本上是通过抑止等位基因解读的方法来解决问题的。但是等位基因不解读，导致整个蛋白解读提高，并不可四区分这类蛋白作为蛋白或者是构件性蛋白的机制。而现在刊载的类似物的HDAC双链的小分子类固醇，例如TSA， vorinostat (也叫SAHA)， 本来都才就会抑止I类HDAC，对IIa类HDAC基本未活性。一个由Tempero Pharmaceuticals开发的被称作叫TMP195的小分子，不算针对IIa类HDAC比起特异的小分子类固醇，但是它对IIa类HDAC的EC50至少在0.2 μM数，活性并不很较低。为了能够越来越多的科学研究IIa类HDAC的机制，诺华公司开发出一个个人化的IIa类HDAC类固醇 --- NVS-HD1，越来越为强效，EC50 < 1nM。NVS-HD1的需要性也很强，对于I类HDAC的EC50 都超过了1 μM。另外的两个小分子，NVS-HD2和NVS-HD3是同系列化时合物的早期的类固醇。使用这些特异的IIa类HDAC类固醇，紧密结合传统的等位基因knockdown 或者knockout，历史学者隽课题组找到了三个HDAC4 (也可能是别的IIa类HDAC) 的官能团。HDAC4可以去除MyHC上的烯丙基。MyHC是导致下肢收缩的sarcomere的主要成分。抑止 HDAC4可以提高细胞就会内MyHC的存量，并且在细胞就会和果蝇从前抑止由地塞米松（dexamethasone）和神经其会造成的MyHC的蛋白质损失。一个2010年的报道相信平滑肌从前HDAC4的敲除可以抑止能降解MyHC的E3泛素连接蛋白MuRF1的等位基因激活，从而预防由于去神经造成的下肢剧减。而这序言揭示了一种不同的机制 --- 如此一来调节MyHC蛋白。HDAC4过解读就会导致MyHC的降解，而双链其会的D840N突变体则不可。即使MuRF1过解读后，IIa类HDAC类固醇也足以阻止MyHC的降解。因而可能的机理是，HDAC4被抑止后，MyHC上的半胱氨酸被异构化时，所以不可被MuRF1加上泛素，也就不就会被泛素蛋白体系统降解。MyHC是平滑肌从前的最重要蛋白，保持MyHC的蛋白存量就可以预防下肢剧减，并且保持下肢收缩机制。相似的机理也适用于HDAC4的另一个官能团 --- PGC-1α。在下肢特异性PGC-1α转等位基因果蝇从前，PGC-1α的mRNA提高了> 10倍，而蛋白质极少提高？3倍，一小原因是PGC-1α就会被刚刚降解（t1/2？15分钟）。NVS-HD1不极少可以在细胞就会从前而且可以在大鼠从前提高PGC-1α蛋白高度，却有旧着如此一来影响PGC-1α mRNA高度。NVS-HD1提高的PGC-1α蛋白质的存量也是？3倍，和转等位基因果蝇值得注意。在失神经的果蝇下肢从前，即使PGC-1α mRNA高度引人注意降较低，HDAC4敲除或IIa类HDAC类固醇也能阻止PGC-1α蛋白的提高。抑止所有的 IIa类HDAC比原则上的HDAC4其会特性越来越引人注意，与细胞就会内观察到的PGC-1α可以和所有的IIa类HDAC（I类HDAC不行）如此一来紧密结合的结果相符合，显然了IIa类HDAC之间可以互补作用。PGC-1α是取而代之陈代谢和人体内产生通路从前的最重要激活共激活遗传物质。过解读PGC-1α的果蝇体现出强化的人体内机制，值得注意运动后的变异时。因此NVS-HD1可能在人体内病症或者其他取而代之陈代谢病症从前发挥最重要的作用。这序言也见到HDAC4可以和Hsc70如此一来紧密结合，并且可以省略Hsc70的第128位半胱氨酸的烯丙基润色。当HDAC4的双链被抑止此后，异构化时的Hsc70就不可较好的紧密结合地塞米松的受体。但是只有与Hsc70和Hsp90紧密结合的地塞米松的受体，才是被全部都是然激活的可以紧密结合地塞米松的长时间。因而IIa类HDAC类固醇可以抑止地塞米松和受体紧密结合，从而预防由它造成的下肢剧减。Hsc70是许多客户蛋白代行正常机制所需要的分子伴侣，因此其他最重要途径也可能受HDAC4的调节。值得注意，这序言还见到HDAC3，MEF2并不可和HDAC4如此一来紧密结合。IIa类HDAC类固醇也并未如此一来影响MEF2调节的等位基因的解读。实际上重申的IIa类HDAC作为构件性蛋白的临时工机理却是在平滑肌从前并不正确地。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