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所的重要作用

转移蛋白酶去乙酰化蛋白酶（HDAC， histone deacetylase）是乳腺癌药物制造教育领域的同类型。在生命中不会假定18种完全相同的HDAC，可以必要性划可分4类：I类HDAC（HDAC1、2、3和8）主要假定于细胞膜核中不会，主要功用是给转移蛋白酶扶甲基。II类HDAC必要性可分：IIa类（HDAC4、5、7和9）和IIb类（HDAC6和10）。IV类HDAC11非常少在脑，肾和睾丸中不会解读。III类HDAC与大肠杆菌肽SIR2相关，适用NAD+而不是惯用的蛋白酶促总共介导剂Zn2+。与传统观念的I类HDAC完全相同，II类HDAC不一定是转移蛋白酶扶甲基蛋白酶。这类HDAC的底物四区的一个重要——酪氨酸（tyrosine）被组氨酸（histidine）取代，因而针对转移蛋白酶的扶甲基底物比I类HDAC较高1000多倍。因此，II类HDAC被普遍视为不一定是一个有活性的蛋白酶，而是一个结构肽，通过融合其他肽起消除作用。一个流行的学说是，II类HDAC可以识别特定序列那时候赖氨酸（lysine）的甲基剪裁，融合上自此可以征募别的肽，比如I类HDAC中不会的HDAC3。HDAC3可以共享II类HDAC不足之处的去甲基底物，并且还可以继续融合NCoR/SMRT酪氨酸总共消除复合物，从而影响突变酪氨酸。另一个主要学说是，II类HDAC可以融合一些酪氨酸生物体（例如myocyte enhancer factor 2， MEF2），从而消除这些酪氨酸生物体调控的突变酪氨酸。然而只是因为II类HDAC对转移蛋白酶的底物很较高，就视为II类HDAC未底物的由此可知是不严谨的。质谱分析以外细胞膜肽的甲基剪裁注意到有很多肽质都可以被甲基化。这些肽质不非常少非常少包括细胞膜核内的肽，包括细胞膜质和肝细胞膜那时候的肽等。另外，大肠杆菌并未转移蛋白酶，但是在大肠杆菌那时候，也注意到有很多肽可以被甲基剪裁。这些证据都暗示了II类HDAC很有可能还是有底物的，底物是与转移蛋白酶完全相同的其他肽质。一个不太好的例子就是IIb类HDAC6的底物之一是细胞膜质中不会的真核细胞肽。然而到即便如此，只有极少的IIa类HDAC的底物被注意到，大均还是通过过解读的原理断定的，不一定一定是短时间的生理生态环境下的真正的底物。HDAC4属于IIa类HDAC，在活体平滑肌中不会，对多种诱导手部衰退的刺激反应后，HDAC4的解读比率不会减少。在因为绝引起的手部衰退症中不会，HDAC4在生命或者活体手部中不会的解读比率也不会减少。HDAC4以外身敲除 (constitutive whole body knockout) 的活体在长大自此很快因为骨骼发育异常而失踪。组织性特异的HDAC4突变敲除的活体的数据集显示HDAC4在短时间的生理生态环境下不是必须的，但是在压力或者生病的生态环境下，它不会有重原先功用。因此，必要性认识到结核病状态下HDAC4的大分子靶标可能不会原先开重原先病人选择。2019年10月15日，帕利药学子公司美国制造中不会心的文化史隽课题组在Cell Reports公开发表篇文章HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain， PGC-1α， and Hsc70的短文，通过原先制造的类似物的IIa类HDAC特异的小大分子消除，融合突变敲除的意图，注意到了三个以外重原先HDAC4蛋白酶底物：肌球肽重链 (myosin hey chain isoforms，MyHC)，PGC-1α和热激肽70 (Hsc70)，同时还分析了HDAC4乙烯这些底物的生物学意义。直到现在的很多针对IIa类HDAC的分析大均是通过消除突变解读的原理来意味着的。但是突变不解读，随之而来整个肽解读减少，不一定能四区分这类肽作为蛋白酶或者是持续性肽的功用。而目前为止公开发表的广谱的HDAC底物的小大分子消除，例如TSA， vorinostat (也叫SAHA)， 其实都情况下消除I类HDAC，对IIa类HDAC需未活性。一个由Tempero Pharmaceuticals开发的叫做叫TMP195的小大分子，算是针对IIa类HDAC比较特异的小大分子消除，但是它对IIa类HDAC的EC50大约在0.2 μM将近，活性不一定很高。为了并能更好的分析IIa类HDAC的功用，帕利子公司制造出一个原先颖的IIa类HDAC消除 --- NVS-HD1，非常类似物，EC50 < 1nM。NVS-HD1的选择性也很强，对于I类HDAC的EC50 都超过了1 μM。另外的两个小大分子，NVS-HD2和NVS-HD3是同系列化合物的早期的消除。适用这些特异的IIa类HDAC消除，融合传统观念的突变knockdown 或者knockout，文化史隽课题组找到了三个HDAC4 (也可能是别的IIa类HDAC) 的底物。HDAC4可以去除MyHC上的甲基。MyHC是随之而来手部收缩的sarcomere的主要成分。消除 HDAC4可以减少肝细胞膜MyHC的比率，并且在细胞膜和活体中不会消除由镇静剂（dexamethasone）和神经不足之处引起的MyHC的肽质损失。一个2010年的报道视为平滑肌中不会HDAC4的敲除可以消除能副产物MyHC的E3泛素连接蛋白酶MuRF1的突变酪氨酸，从而预防由于去神经引起的手部衰退。而这书评揭示了一种完全相同的机制 --- 直接调控MyHC肽。HDAC4过解读不会随之而来MyHC的副产物，而底物不足之处的D840N突变体则只能。即使MuRF1过解读后，IIa类HDAC消除也足以阻止MyHC的副产物。因而可能的机理是，HDAC4被消除后，MyHC上的赖氨酸被乙酰化，所以只能被MuRF1加上泛素，也就不不会被泛素肽体系统副产物。MyHC是平滑肌中不会的重要肽，保持MyHC的肽比率就可以预防手部衰退，并且保持手部收缩功用。相似的机理也适用于HDAC4的另一个底物 --- PGC-1α。在手部特异性PGC-1α转突变活体中不会，PGC-1α的mRNA减少了> 10倍，而肽质非常少减少？3倍，均原因是PGC-1α不会被很快副产物（t1/2？15分钟）。NVS-HD1不非常少可以在细胞膜中不会而且可以在大鼠中不会减少PGC-1α肽准确度，却不显着影响PGC-1α mRNA准确度。NVS-HD1减少的PGC-1α肽质的比率也是？3倍，和转突变活体类似。在失神经的活体手部中不会，即使PGC-1α mRNA准确度显着降较高，HDAC4敲除或IIa类HDAC消除也能阻止PGC-1α肽的减少。消除所有的 IIa类HDAC比单独的HDAC4不足之处效果更显着，与肝细胞膜观察到的PGC-1α可以和所有的IIa类HDAC（I类HDAC不行）直接融合的结果由此可知，暗示了IIa类HDAC密切关系可以互补消除作用。PGC-1α是代谢物和肝细胞膜产生通路中不会的重要酪氨酸总共介导生物体。过解读PGC-1α的活体表现出增加的肝细胞膜功用，典型革原先运动后的变化。因此NVS-HD1可能在肝细胞膜结核病或者其他代谢物结核病中不会发挥重要的消除作用。这书评也注意到HDAC4可以和Hsc70直接融合，并且可以改成Hsc70的第128位赖氨酸的甲基剪裁。当HDAC4的底物被消除自此，乙酰化的Hsc70就只能不太好的融合镇静剂的蛋白酶。但是只有与Hsc70和Hsp90融合的镇静剂的蛋白酶，才是被完以外介导的可以融合镇静剂的状态。因而IIa类HDAC消除可以消除镇静剂和蛋白酶融合，从而预防由它引起的手部衰退。Hsc70是许多客户肽赋予短时间功用所需的大分子伴侣，因此其他重要途径也可能所致HDAC4的平衡。正因如此，这书评还注意到HDAC3，MEF2不一定能和HDAC4直接融合。IIa类HDAC消除也并未影响MEF2调控的突变的解读。直到现在提出的IIa类HDAC作为持续性肽的临时工机理看来在平滑肌中不会不一定正确。类似出处: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