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的关键性作用

鸟嘌呤去乙酰既有复合物（HDAC， histone deacetylase）是肝癌药物研制领域的热点。在有机体之前依赖于18种相同的HDAC，可以再进一步区分为4类：I类HDAC（HDAC1、2、3和8）主要依赖于于细胞会核之前，主要动态是给鸟嘌呤容亚胺。II类HDAC再进一步分为：IIa类（HDAC4、5、7和9）和IIb类（HDAC6和10）。IV类HDAC11仅在脑，大肠和生殖器之前表述。III类HDAC与糖类细胞会内SIR2方面，使用NAD+而不是都用的复合物促共激活剂Zn2+。与传统的I类HDAC相同，II类HDAC非常是鸟嘌呤容亚胺复合物。这类HDAC的半胱氨酸区的一个最重要——酪氨酸（tyrosine）被组氨酸（histidine）转用，因而针对鸟嘌呤的容亚胺半胱氨酸比I类HDAC低1000多倍。因此，II类HDAC被并不认为非常是一个有活性的复合物，而是一个结构细胞会内，通过紧密结合其他细胞会内起抑制作用。一个流行起来的理论是，II类HDAC可以识别特定序列从前半胱氨酸（lysine）的亚胺润色，紧密结合上日后可以招募别的细胞会内，比如I类HDAC之前的HDAC3。HDAC3可以缺少II类HDAC缺惜的去亚胺半胱氨酸，并且还可以一直紧密结合NCoR/SMRT激活共减缓复合物，从而阻碍DNA激活。另一个主要理论是，II类HDAC可以紧密结合一些激活因子（例如myocyte enhancer factor 2， MEF2），从而减缓这些激活因子羧酸反应的DNA激活。然而只是因为II类HDAC对鸟嘌呤的半胱氨酸大大降低，就认为II类HDAC不会半胱氨酸的推论是不细致的。量化化学量化全细胞会细胞会内的亚胺润色找到有很多酵素都可以被亚胺既有。这些酵素不仅仅包括细胞会核内的细胞会内，则有细胞会核和肝细胞会从前的细胞会内等。另外，细菌非常会鸟嘌呤，但是在细菌从前，也找到有很多细胞会内可以被亚胺润色。这些证据都暗示了II类HDAC很有可能还是有半胱氨酸的，羧酸是与鸟嘌呤相同的其他酵素。一个更好的例子就是IIb类HDAC6的羧酸之一是细胞会核之前的微管细胞会内。然而到目前为止，只有很少的IIa类HDAC的羧酸被找到，几乎还是通过过表述的法则验证的，非常一定是经常性的环境因素生存环境下的显然的羧酸。HDAC4属于IIa类HDAC，在血清神经细胞会之前，对多种正向肌肉停滞的诱发反应后，HDAC4的表述量会提高。在因为而复引起的肌肉停滞症之前，HDAC4在有机体或者血清肌肉之前的表述量也会提高。HDAC4下半身敲除 (constitutive whole body knockout) 的血清在外祖母日后马上因为骨骼不受精极度而生还。有组织特异的HDAC4DNA敲除的血清的数据显示HDAC4在经常性的环境因素生存环境下不是需的，但是在负面影响或者年老的生存环境下，它会有原先动态。因此，再进一步了解肝癌正常下HDAC4的小分子特异性才会构筑原先既有疗选项。2019年10年初15日，提在制药母公司美国研制之前心的史湛课题组在Cell Reports刊载并作HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain， PGC-1α， and Hsc70的文中，通过新研制的强效的IIa类HDAC特异的细胞会器减缓剂，紧密结合DNA敲除的手段，找到了三个全原先HDAC4复合物羧酸：肌球细胞会内重链 (myosin hey chain isoforms，MyHC)，PGC-1α和热激细胞会内70 (Hsc70)，同时还量化了HDAC4羧酸这些羧酸的药理学意涵。整体上的很多针对IIa类HDAC的研究几乎是通过减缓DNA表述的法则来借助的。但是DNA不表述，导致整个细胞会内表述提高，非常能区分这类细胞会内作为复合物或者是结构性细胞会内的动态。而目前刊载的广谱的HDAC半胱氨酸的细胞会器减缓剂，例如TSA， vorinostat (也叫SAHA)， 实际上都只能减缓I类HDAC，对IIa类HDAC整体不会活性。一个由Tempero Pharmaceuticals共同开发的叫做叫TMP195的细胞会器，称得上针对IIa类HDAC相比较特异的细胞会器减缓剂，但是它对IIa类HDAC的EC50大约在0.2 μM左右，活性非常很高。为了必须更好的研究IIa类HDAC的动态，提在母公司研制出一个新颖的IIa类HDAC减缓剂 -- NVS-HD1，非常强效，EC50 < 1nM。NVS-HD1的选项性也很强，对于I类HDAC的EC50 都超过了1 μM。另外的两个细胞会器，NVS-HD2和NVS-HD3是同系列既有合物的早期的减缓剂。使用这些特异的IIa类HDAC减缓剂，紧密结合传统的DNAknockdown 或者knockout，史湛课题组找到了三个HDAC4 (也可能是别的IIa类HDAC) 的羧酸。HDAC4可以去除MyHC上的亚胺。MyHC是导致肌肉收缩的sarcomere的主要成分。减缓 HDAC4可以提高细胞会内MyHC的量，并且在细胞会和血清之前减缓由低剂量（dexamethasone）和神经缺惜引起的MyHC的酵素损惜。一个2010年的报道认为神经细胞会之前HDAC4的敲除可以减缓能裂解MyHC的E3泛素连接复合物MuRF1的DNA激活，从而预防由于去神经引起的肌肉停滞。而这篇文中揭示了一种相同的机制 -- 实际上羧酸反应MyHC细胞会内。HDAC4过表述会导致MyHC的裂解，而半胱氨酸缺惜的D840N突变体则不必。即使MuRF1过表述后，IIa类HDAC减缓剂也足以阻挡MyHC的裂解。因而可能的内源性是，HDAC4被减缓后，MyHC上的半胱氨酸被乙酰既有，所以不必被MuRF1加上泛素，也就不会被泛素细胞会内体系统裂解。MyHC是神经细胞会之前的最重要细胞会内，保持MyHC的细胞会内量就可以预防肌肉停滞，并且保持肌肉收缩动态。相似的内源性也适用于HDAC4的另一个羧酸 -- PGC-1α。在肌肉特异性PGC-1α转DNA血清之前，PGC-1α的mRNA提高了> 10倍，而酵素仅提高？3倍，大多原因是PGC-1α会被马上裂解（t1/2？15分钟）。NVS-HD1不仅可以在细胞会之前而且可以在大鼠之前提高PGC-1α细胞会内水平，却不显着阻碍PGC-1α mRNA水平。NVS-HD1提高的PGC-1α酵素的量也是？3倍，和转DNA血清类似。在惜神经的血清肌肉之前，即使PGC-1α mRNA水平显著降低，HDAC4敲除或IIa类HDAC减缓剂也能阻挡PGC-1α细胞会内的提高。减缓所有的 IIa类HDAC比单独的HDAC4缺惜效果更显著，与细胞会内观察到的PGC-1α可以和所有的IIa类HDAC（I类HDAC不行）实际上紧密结合的结果相符合，暗示了IIa类HDAC彼此之间可以互补抑制作用。PGC-1α是人体内和肝细胞会产生闭环之前的最重要激活共激活因子。过表述PGC-1α的血清显出出改善的肝细胞会动态，类似于运动后的变既有。因此NVS-HD1可能在肝细胞会肝癌或者其他人体内肝癌之前体现最重要的抑制作用。这篇文中也找到HDAC4可以和Hsc70实际上紧密结合，并且可以去掉Hsc70的第128位半胱氨酸的亚胺润色。当HDAC4的半胱氨酸被减缓日后，乙酰既有的Hsc70就不必更好的紧密结合低剂量的细胞会因子。但是只有与Hsc70和Hsp90紧密结合的低剂量的细胞会因子，才是被只不过激活的可以紧密结合低剂量的正常。因而IIa类HDAC减缓剂可以减缓低剂量和细胞会因子紧密结合，从而预防由它引起的肌肉停滞。Hsc70是许多客户细胞会内有权经常性动态所必须的小分子女同性恋，因此其他最重要途径也可能不受HDAC4的调节。除此以外，这篇文中还找到HDAC3，MEF2非常能和HDAC4实际上紧密结合。IIa类HDAC减缓剂也非常会阻碍MEF2羧酸反应的DNA的表述。整体上提出的IIa类HDAC作为结构性细胞会内的社会活动内源性只不过在神经细胞会之前非常应该。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