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

组亚基去与此相反激酶（HDAC， histone deacetylase）是癌症口服研制出行业的一区域性。在生命体中的实际上18种有所不同的HDAC，可以再进一步可可分4类：I类HDAC（HDAC1、2、3和8）主要实际上于巨噬细胞核中的，主要机能是给组亚基干烯丙基。II类HDAC再进一步可分：IIa类（HDAC4、5、7和9）和IIb类（HDAC6和10）。IV类HDAC11仅仅在脑，肾和肾上腺中的隐含。III类HDAC与糖类亚基SIR2关的，用于NAD+而不是常用的激酶促合共激活剂Zn2+。与传统文化的I类HDAC有所不同，II类HDAC相当是组亚基干烯丙基激酶。这类HDAC的蛋白激酶一区的一个关键——酪氨酸（tyrosine）被组氨酸（histidine）替换，因而针对组亚基的干烯丙基蛋白激酶比I类HDAC较低1000多倍。因此，II类HDAC被相当认为相当是一个有活性的激酶，而是一个结构上亚基，通过相结合其他亚基起作用。一个风行的理论是，II类HDAC可以标识特定序列之中的乙酰（lysine）的烯丙基去除，相结合上在此之后可以招募别的亚基，比如I类HDAC中的的HDAC3。HDAC3可以提供II类HDAC缺失的去烯丙基蛋白激酶，并且还可以暂时相结合NCoR/SMRT特异性合共诱导复合物，从而严重影响突变特异性。另一个主要理论是，II类HDAC可以相结合一些特异性系数（例如myocyte enhancer factor 2， MEF2），从而诱导这些特异性系数转录的突变特异性。然而只是因为II类HDAC对组亚基的蛋白激酶很较低，就认为II类HDAC并未蛋白激酶的推论是不有条理的。分析化学研究同类型巨噬细胞亚基的烯丙基去除推断出有很多亚基质都可以被烯丙基化。这些亚基质不仅仅仅仅最主要巨噬细胞核内的亚基，还最主要巨噬细胞质和叶绿体之中的的亚基等。另外，病菌并并未组亚基，但是在病菌之中的，也推断出有很多亚基可以被烯丙基去除。这些证据都暗示了II类HDAC很有也许还是有蛋白激酶的，羧酸是与组亚基有所不同的其他亚基质。一个更好的例子就是IIb类HDAC6的羧酸之一是巨噬细胞质中的的微管亚基。然而到现有为止，只有很少的IIa类HDAC的羧酸被推断出，仅仅有还是通过过隐含的工具确实的，相当一定是长时间的表征生态系统下的真正的羧酸。HDAC4属于IIa类HDAC，在动物模型神经巨噬细胞中的，对多种诱导肌肉组织停滞的刺激反应后，HDAC4的隐含生产量亦会减较低。在因为衰引起的肌肉组织停滞症中的，HDAC4在生命体或者动物模型肌肉组织中的的隐含生产量也亦会减较低。HDAC4同类型身敲除 (constitutive whole body knockout) 的动物模型在祖父母在此之后不久因为骨骼发育异常而死亡者。组织性特异的HDAC4突变敲除的动物模型的数据标示出HDAC4在长时间的表征生态系统下不是必须的，但是在压力或者生病的生态系统下，它亦会有新机能。因此，再进一步明了疾病平衡状态下HDAC4的分子靶标也许亦会开辟新治疗选择。2019年10同年15日，诺华三洋Corporation美国研制出中的心的史澹课题组在Cell Reports刊发题为HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain， PGC-1α， and Hsc70的文章，通过新研制出的抗病毒的IIa类HDAC特异的核酸诱导剂，相结合突变敲除的手段，推断出了三个同类型新HDAC4激酶羧酸：肌球亚基重链 (myosin hey chain isoforms，MyHC)，PGC-1α和热激亚基70 (Hsc70)，同时还研究了HDAC4裂解这些羧酸的表征学意义。以前的很多针对IIa类HDAC的科学研究仅仅有是通过诱导突变隐含的工具来做到的。但是突变不隐含，所致整个亚基隐含增加，相当能一区分这类亚基作为激酶或者是结构上性亚基的机能。而现有刊发的广谱的HDAC蛋白激酶的核酸诱导剂，例如TSA， vorinostat (也叫SAHA)， 只不过都相当需要诱导I类HDAC，对IIa类HDAC基本上并未活性。一个由Tempero Pharmaceuticals开发的称作叫TMP195的核酸，都是针对IIa类HDAC比较特异的核酸诱导剂，但是它对IIa类HDAC的EC50大约在0.2 μM左右，活性相当很高。为了能够越来越好的科学研究IIa类HDAC的机能，诺华Corporation研制出出一个新颖的IIa类HDAC诱导剂 --- NVS-HD1，更加抗病毒，EC50 < 1nM。NVS-HD1的选择性也很强，对于I类HDAC的EC50 都超过了1 μM。另外的两个核酸，NVS-HD2和NVS-HD3是同系列化合物的早期的诱导剂。用于这些特异的IIa类HDAC诱导剂，相结合传统文化的突变knockdown 或者knockout，史澹课题组找到了三个HDAC4 (也也许是别的IIa类HDAC) 的羧酸。HDAC4可以去除MyHC上的烯丙基。MyHC是所致肌肉组织收缩的sarcomere的主要成分。诱导 HDAC4可以减较低巨噬细胞内MyHC的生产量，并且在巨噬细胞和动物模型中的诱导由抗生素（dexamethasone）和神经缺失引起的MyHC的亚基质损失。一个2010年的报道认为神经巨噬细胞中的HDAC4的敲除可以诱导能副产物MyHC的E3泛素连接激酶MuRF1的突变特异性，从而预防由于去神经引起的肌肉组织停滞。而这篇文章揭示了一种有所不同的机制 --- 直接转录MyHC亚基。HDAC4过隐含亦会所致MyHC的副产物，而蛋白激酶缺失的D840N突变体则不能。即使MuRF1过隐含后，IIa类HDAC诱导剂也足以阻拦MyHC的副产物。因而也许的分子结构是，HDAC4被诱导后，MyHC上的乙酰被与此相反，所以不能被MuRF1加上泛素，也就不亦会被泛素亚基体系统副产物。MyHC是神经巨噬细胞中的的关键亚基，保持MyHC的亚基生产量就可以预防肌肉组织停滞，并且保持肌肉组织收缩机能。相似的分子结构也适用于HDAC4的另一个羧酸 --- PGC-1α。在肌肉组织特异性PGC-1α转突变动物模型中的，PGC-1α的mRNA减较低了> 10倍，而亚基质仅仅减较低？3倍，部分主因是PGC-1α亦会被不久副产物（t1/2？15分钟）。NVS-HD1不仅仅可以在巨噬细胞中的而且可以在大鼠中的减较低PGC-1α亚基高水平，却不显着严重影响PGC-1α mRNA高水平。NVS-HD1减较低的PGC-1α亚基质的生产量也是？3倍，和转突变动物模型类似。在失神经的动物模型肌肉组织中的，即使PGC-1α mRNA高水平微小降较低，HDAC4敲除或IIa类HDAC诱导剂也能阻拦PGC-1α亚基的增加。诱导所有的 IIa类HDAC比单独的HDAC4缺失缺点越来越微小，与巨噬细胞内观察到的PGC-1α可以和所有的IIa类HDAC（I类HDAC不行）直接相结合的结果由此可知，暗示了IIa类HDAC之间可以互补作用。PGC-1α是葡萄糖和叶绿体消除通路中的的关键特异性合共激活系数。过隐含PGC-1α的动物模型观感出强化的叶绿体机能，典型运动后的变化。因此NVS-HD1也许在叶绿体疾病或者其他葡萄糖疾病中的发挥关键的作用。这篇文章也推断出HDAC4可以和Hsc70直接相结合，并且可以去掉Hsc70的第128位乙酰的烯丙基去除。当HDAC4的蛋白激酶被诱导在此之后，与此相反的Hsc70就不能更好的相结合抗生素的肽。但是只有与Hsc70和Hsp90相结合的抗生素的肽，才是被完同类型激活的可以相结合抗生素的平衡状态。因而IIa类HDAC诱导剂可以诱导抗生素和肽相结合，从而预防由它引起的肌肉组织停滞。Hsc70是许多买家亚基行使长时间机能所必需的分子女同性恋，因此其他关键途径也也许所致HDAC4的调节。值得注意，这篇文章还推断出HDAC3，MEF2相当能和HDAC4直接相结合。IIa类HDAC诱导剂也并并未严重影响MEF2转录的突变的隐含。以前设想的IIa类HDAC作为结构上性亚基的工作分子结构似乎在神经巨噬细胞中的相当正确。重构出处: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