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

甲基简化去乙酰简化蛋白酶（HDAC， histone deacetylase）是癌症口服生产领域的热点。在本能中才会长期存在18种完全相同的HDAC，可以正因如此面细分为4类：I类HDAC（HDAC1、2、3和8）主要长期存在于肝细胞中才会，主要动态是给甲基简化脱乙基。II类HDAC正因如此面分为：IIa类（HDAC4、5、7和9）和IIb类（HDAC6和10）。IV类HDAC11非常少在脑，肾和生殖器中才会理解。III类HDAC与蜂蜜蛋白SIR2关的，适用NAD+而不是常用的蛋白酶促共计激活剂Zn2+。与传统的I类HDAC完全相同，II类HDAC非常是甲基简化脱乙基蛋白酶。这类HDAC的羧酸区的一个最主要——酪氨酸（tyrosine）被组氨酸（histidine）取代，因而针对甲基简化的脱乙基羧酸比I类HDAC高于1000多倍。因此，II类HDAC被普遍显然非常是一个有活性的蛋白酶，而是一个结构蛋白，通过建构其他蛋白起效用。一个流行的理论模型是，II类HDAC可以识别特定核苷酸内都半胱氨酸（lysine）的乙基标记，建构上日后可以招募别的蛋白，比如I类HDAC中才会的HDAC3。HDAC3可以提供II类HDAC缺陷的去乙基羧酸，并且还可以继续建构NCoR/SMRTmRNA共计依赖性核糖体，从而冲击基因序列mRNA。另一个主要理论模型是，II类HDAC可以建构一些mRNA生物体（例如myocyte enhancer factor 2， MEF2），从而依赖性这些mRNA生物体诱导的基因序列mRNA。然而只是因为II类HDAC对甲基简化的羧酸很高于，就显然II类HDAC未羧酸的确实是不缜密的。气相统计分析正因如此细胞蛋白的乙基标记推断成有很多核酸都可以被乙基简化。这些核酸不非常少非常少都有肝细胞内的蛋白，还都有基质和肝细胞内都的蛋白等。另外，细菌并未甲基简化，但是在细菌内都，也推断成有很多蛋白可以被乙基标记。这些证据都只不过了II类HDAC很有不太可能还是有羧酸的，羧酸是与甲基简化完全相同的其他核酸。一个极佳的比如说就是IIb类HDAC6的羧酸之一是基质中才会的微管蛋白。然而到目前为止，只有甚少的IIa类HDAC的羧酸被推断成，多数还是通过过理解的新方法断言的，非常一定是但才会的生理生态下的无论如何的羧酸。HDAC4仅限于IIa类HDAC，在激素肌肉组织中才会，对多种诱导脊柱萎缩的刺激反应后，HDAC4的理解用量才会缩减。在因为忧激起的脊柱萎缩症中才会，HDAC4在本能或者激素脊柱中才会的理解用量也才会缩减。HDAC4下半身敲除 (constitutive whole body knockout) 的激素在外祖父日后立刻因为头骨发育间歇性而死亡。仅管特异的HDAC4基因序列敲除的激素的数据揭示HDAC4在但才会的生理生态下不是不能的，但是在压力或者生病的生态下，它才会有新的动态。因此，正因如此面了解病因平衡状态下HDAC4的底物抗病毒不太可能才会修筑新的外科手术同样。2019年10年底15日，汉森化工公司宾夕法尼亚州生产中才会心的史恢课题组在Cell Reports发表文章题为HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain， PGC-1α， and Hsc70的文章，通过新生产的正因如此的IIa类HDAC特异的组分口服，建构基因序列敲除的手段，推断成了三个正因如此新的HDAC4蛋白酶羧酸：脂质重链 (myosin hey chain isoforms，MyHC)，PGC-1α和热激蛋白70 (Hsc70)，同时还统计分析了HDAC4催简化这些羧酸的生理学意义。过去的很多针对IIa类HDAC的科学研究多数是通过依赖性基因序列理解的新方法来做到的。但是基因序列不理解，导致整个蛋白理解增加，并很难区分这类蛋白作为蛋白酶或者是结构性蛋白的动态。而目前发表文章的广谱的HDAC羧酸的组分口服，例如TSA， vorinostat (也叫SAHA)， 其实都只能依赖性I类HDAC，对IIa类HDAC前提未活性。一个由Tempero Pharmaceuticals技术开发的称做叫TMP195的组分，算是针对IIa类HDAC比较特异的组分口服，但是它对IIa类HDAC的EC50分之一在0.2 μM左右，活性非常很高。为了尽不太可能更佳的科学研究IIa类HDAC的动态，汉森公司生产成一个新颖的IIa类HDAC口服 便是 NVS-HD1，非常正因如此，EC50 < 1nM。NVS-HD1的同样性也很强，对于I类HDAC的EC50 都超过了1 μM。另外的两个组分，NVS-HD2和NVS-HD3是同系列简化合物的早期的口服。适用这些特异的IIa类HDAC口服，建构传统的基因序列knockdown 或者knockout，史恢课题组找到了三个HDAC4 (也不太可能是别的IIa类HDAC) 的羧酸。HDAC4可以去除MyHC上的乙基。MyHC是导致脊柱收缩的sarcomere的主要成分。依赖性 HDAC4可以缩减细胞内MyHC的用量，并且在细胞和激素中才会依赖性由糖皮质激素（dexamethasone）和神经缺陷激起的MyHC的核酸损奈何。一个2010年的报道显然肌肉组织中才会HDAC4的敲除可以依赖性能降解MyHC的E3泛素连接蛋白酶MuRF1的基因序列mRNA，从而卫生保健由于去神经激起的脊柱萎缩。而这篇文章揭示了一种完全相同的机制 便是 并不需要诱导MyHC蛋白。HDAC4过理解才会导致MyHC的降解，而羧酸缺陷的D840N突变体则很难。即使MuRF1过理解后，IIa类HDAC口服也足以制止MyHC的降解。因而不太可能的机理是，HDAC4被依赖性后，MyHC上的半胱氨酸被乙酰简化，所以很难被MuRF1加上泛素，也就不才会被泛素蛋白体系统降解。MyHC是肌肉组织中才会的最主要蛋白，保持MyHC的蛋白用量就可以卫生保健脊柱萎缩，并且保持脊柱收缩动态。相似的机理也适用于HDAC4的另一个羧酸 便是 PGC-1α。在脊柱特异性PGC-1α遗传工程序列激素中才会，PGC-1α的mRNA缩减了> 10倍，而核酸非常少缩减？3倍，部分原因是PGC-1α才会被立刻降解（t1/2？15分钟）。NVS-HD1不非常少可以在细胞中才会而且可以在小鼠中才会缩减PGC-1α蛋白程度，却不多见着冲击PGC-1α mRNA程度。NVS-HD1缩减的PGC-1α核酸的用量也是？3倍，和遗传工程序列激素十分相似。在奈何神经的激素脊柱中才会，即使PGC-1α mRNA程度大幅提高，HDAC4敲除或IIa类HDAC口服也能制止PGC-1α蛋白的增加。依赖性所有的 IIa类HDAC比前提上的HDAC4缺陷敏感度更明显，与细胞内仔细观察到的PGC-1α可以和所有的IIa类HDAC（I类HDAC不行）并不需要建构的结果相符合，只不过了IIa类HDAC间可以互补效用。PGC-1α是激素和肝细胞产生移动式中才会的最主要mRNA共计激活生物体。过理解PGC-1α的激素展示成成强化的肝细胞动态，十分相似于运动后的改变。因此NVS-HD1不太可能在肝细胞病因或者其他激素病因中才会发挥最主要的效用。这篇文章也推断成HDAC4可以和Hsc70并不需要建构，并且可以除去Hsc70的第128位半胱氨酸的乙基标记。当HDAC4的羧酸被依赖性日后，乙酰简化的Hsc70就很难极佳的建构糖皮质激素的蛋白。但是只有与Hsc70和Hsp90建构的糖皮质激素的蛋白，才是被前提上激活的可以建构糖皮质激素的平衡状态。因而IIa类HDAC口服可以依赖性糖皮质激素和蛋白建构，从而卫生保健由它激起的脊柱萎缩。Hsc70是许多客户蛋白行使但才会动态所须要的底物伴侣，因此其他最主要途径也不太可能受HDAC4的平衡。；还有，这篇文章还推断成HDAC3，MEF2并很难和HDAC4并不需要建构。IIa类HDAC口服也并未冲击MEF2诱导的基因序列的理解。过去明确指成的IIa类HDAC作为结构性蛋白的工作机理似乎在肌肉组织中才会非常正确。原始成处: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