Cell Rep │ 史隽课题组揭示3个全新的HDAC4酶活性残基及其在肌肉萎缩症中的重要作用

组亚基去葡萄糖物酵素（HDAC， histone deacetylase）是癌症药物合作开发领域的邻近地区。在进化之中长期存在18种各不相同的HDAC，可以进一步拆划分4类：I类HDAC（HDAC1、2、3和8）主要长期存在于蛋白内之中，主要机制是给组亚基干巯基。II类HDAC进一步划分：IIa类（HDAC4、5、7和9）和IIb类（HDAC6和10）。IV类HDAC11仅仅在小脑，肝和卵巢之中隐含。III类HDAC与酵母亚基SIR2相关，使用NAD+而不是会用的酵素促共作用于剂Zn2+。与宗教性的I类HDAC各不相同，II类HDAC十分是组亚基干巯基酵素。这类HDAC的酵素活性区的一个关键——色氨酸（tyrosine）被组氨酸（histidine）摒弃，因而针对组亚基的干巯基酵素活性比I类HDAC较差1000多倍。因此，II类HDAC被普遍视为十分是一个有活性的酵素，而是一个结构亚基，通过相结合其他亚基起作用。一个盛行的论点是，II类HDAC可以识别特定序列里胺基酸（lysine）的巯基标记，相结合上此后可以招募别的亚基，比如I类HDAC之中的HDAC3。HDAC3可以提供II类HDAC其不会的去巯基酵素活性，并且还可以继续相结合NCoR/SMRTRNA共依赖性一氧化氮，从而反之亦然影响蛋白质RNA。另一个主要论点是，II类HDAC可以相结合一些RNA特异性（例如myocyte enhancer factor 2， MEF2），从而依赖性这些RNA特异性调控的蛋白质RNA。然而只是因为II类HDAC对组亚基的酵素活性很较差，就视为II类HDAC不不会酵素活性的相符合是不严谨的。光谱学分析方法全蛋白亚基的巯基标记挖掘出有很多核糖体都可以被巯基化。这些核糖体无疑仅仅包括蛋白内内的亚基，则有蛋白质和蛋白内里的亚基等。另外，细菌十分不会组亚基，但是在细菌里，也挖掘出有很多亚基可以被巯基标记。这些证明都暗指了II类HDAC很有可能还是有酵素活性的，官能团是与组亚基各不相同的其他核糖体。一个很好的值得注意就是IIb类HDAC6的官能团之一是蛋白质之中的微管亚基。然而到目前为止，只有仅仅仅仅的IIa类HDAC的官能团被挖掘出，仅有还是通过过隐含的步骤证明了的，十分一定是较长时间的心理自然环境下的真正的官能团。HDAC4属于IIa类HDAC，在肠道软组织肌之中，对多种抑止四肢变小的冲动自由基后，HDAC4的隐含用量不会提高。在因为衰惹来的四肢变小症之中，HDAC4在进化或者肠道四肢之中的隐含用量也不会提高。HDAC4全身敲除 (constitutive whole body knockout) 的肠道在造出生此后很快因为软组织成年期异常而死亡。有组织特异的HDAC4蛋白质敲除的肠道的数据集表明HDAC4在较长时间的心理自然环境下不是必须的，但是在心理压力或者身体虚弱的自然环境下，它不会有上原先机制。因此，进一步明白病因完全下HDAC4的分子靶标可能不会开辟上原先治疗同样。2019年10同月15日，诺华制药美国公司美国合作开发之中心的史怀课题组在Cell Reports登载题为HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain， PGC-1α， and Hsc70的文章，通过上新合作开发的强效的IIa类HDAC特异的糖类类固醇，相结合蛋白质敲除的手段，挖掘出了三个全上原先HDAC4酵素官能团：肌球亚基重链 (myosin hey chain isoforms，MyHC)，PGC-1α和热激亚基70 (Hsc70)，同时还分析方法了HDAC4催化这些官能团的心理学含义。之前的很多针对IIa类HDAC的研究仅有是通过依赖性表征的步骤来实现的。但是蛋白质不隐含，导致整个亚基隐含提高，十分能区分这类亚基作为酵素或者是其不会亚基的机制。而目前登载的消毒剂的HDAC酵素活性的糖类类固醇，例如TSA， vorinostat (也叫SAHA)， 其实都根本无法依赖性I类HDAC，对IIa类HDAC基本不不会活性。一个由Tempero Pharmaceuticals开发的被称作叫TMP195的糖类，算是针对IIa类HDAC非常特异的糖类类固醇，但是它对IIa类HDAC的EC50大约在0.2 μM约莫，活性十分很高。为了能够来得好的研究IIa类HDAC的机制，诺华美国公司合作开发造出一个上新颖的IIa类HDAC类固醇 ；还有 NVS-HD1，十分强效，EC50 < 1nM。NVS-HD1的同样性也很强，对于I类HDAC的EC50 都超过了1 μM。另外的两个糖类，NVS-HD2和NVS-HD3是同系列化合物的早期的类固醇。使用这些特异的IIa类HDAC类固醇，相结合宗教性的蛋白质knockdown 或者knockout，史怀课题组找到了三个HDAC4 (也可能是别的IIa类HDAC) 的官能团。HDAC4可以去除MyHC上的巯基。MyHC是导致四肢收缩的sarcomere的主要成分。依赖性 HDAC4可以提高蛋白内MyHC的用量，并且在蛋白和肠道之中依赖性由糖皮质激素（dexamethasone）和神经其不会惹来的MyHC的核糖体损奈何。一个2010年的报道视为软组织肌之中HDAC4的敲除可以依赖性能交联MyHC的E3泛素连接酵素MuRF1的蛋白质RNA，从而预防由于去神经惹来的四肢变小。而这文章揭示了一种各不相同的机制 ；还有 反之亦然调控MyHC亚基。HDAC4过隐含不会导致MyHC的交联，而酵素活性其不会的D840N突变体则不可。即使MuRF1过隐含后，IIa类HDAC类固醇也足以阻止MyHC的交联。因而可能的特异性是，HDAC4被依赖性后，MyHC上的胺基酸被葡萄糖物，所以不可被MuRF1加上泛素，也就不不会被泛素亚基体系统交联。MyHC是软组织肌之中的关键亚基，保持MyHC的亚基用量就可以预防四肢变小，并且保持四肢收缩机制。相似的特异性也适用于HDAC4的另一个官能团 ；还有 PGC-1α。在四肢特异性PGC-1α转蛋白质肠道之中，PGC-1α的mRNA提高了> 10倍，而核糖体仅仅提高？3倍，部分状况是PGC-1α不会被很快交联（t1/2？15分钟）。NVS-HD1无疑可以在蛋白之中而且可以在鼠类之中提高PGC-1α亚基水准，却不显着反之亦然影响PGC-1α mRNA水准。NVS-HD1提高的PGC-1α核糖体的用量也是？3倍，和转蛋白质肠道类似。在奈何神经的肠道四肢之中，即使PGC-1α mRNA水准明显降较差，HDAC4敲除或IIa类HDAC类固醇也能阻止PGC-1α亚基的提高。依赖性所有的 IIa类HDAC比单独的HDAC4其不会效果来得明显，与蛋白内观察到的PGC-1α可以和所有的IIa类HDAC（I类HDAC不对）反之亦然相结合的结果相一致，暗指了IIa类HDAC之间可以互补作用。PGC-1α是葡萄糖和蛋白内消除途径之中的关键RNA共作用于特异性。过隐含PGC-1α的肠道表现造出改善的蛋白内机制，类似于运动后的波动。因此NVS-HD1可能在蛋白内病因或者其他葡萄糖病因之中发挥作用关键的作用。这文章也挖掘出HDAC4可以和Hsc70反之亦然相结合，并且可以去掉Hsc70的第128位胺基酸的巯基标记。当HDAC4的酵素活性被依赖性此后，葡萄糖物的Hsc70就不可很好的相结合糖皮质激素的激素。但是只有与Hsc70和Hsp90相结合的糖皮质激素的激素，才是被完全作用于的可以相结合糖皮质激素的完全。因而IIa类HDAC类固醇可以依赖性糖皮质激素和激素相结合，从而预防由它惹来的四肢变小。Hsc70是许多客户亚基有权较长时间机制所必需的分子配偶，因此其他关键途径也可能颇受HDAC4的调节。除此以外，这文章还挖掘出HDAC3，MEF2十分能和HDAC4反之亦然相结合。IIa类HDAC类固醇也十分不会反之亦然影响MEF2调控的蛋白质的隐含。之前提造出的IIa类HDAC作为其不会亚基的指导特异性其实在软组织肌之中十分正确。早期造应是: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