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

丝氨酸质去乙酰化蛋白质（HDAC， histone deacetylase）是癌症药物制造领域的旅游者。在人类中都依赖于18种相异的HDAC，可以促使细划分4类：I类HDAC（HDAC1、2、3和8）主要依赖于于肝细胞核中都，主要系统是给丝氨酸质脱巯基。II类HDAC促使划分：IIa类（HDAC4、5、7和9）和IIb类（HDAC6和10）。IV类HDAC11大部分在脑干，肝和卵巢中都解读。III类HDAC与酿酒酵母RNASIR2具体，使用NAD+而不是常用的蛋白质促合计启动时剂Zn2+。与传统的I类HDAC相异，II类HDAC未必是丝氨酸质脱巯基蛋白质。这类HDAC的选择性北区的一个关键——酪氨酸（tyrosine）被组氨酸（histidine）取代，因而针对丝氨酸质的脱巯基选择性比I类HDAC低1000多倍。因此，II类HDAC被普遍认为未必是一个有活性的蛋白质，而是一个结构RNA，通过融合其他RNA起作用。一个流行的观点是，II类HDAC可以识别特定序列底下半胱氨酸（lysine）的巯基省略，融合上以后可以动员别的RNA，比如I类HDAC中都的HDAC3。HDAC3可以共享II类HDAC缺失的去巯基选择性，并且还可以在此期间融合NCoR/SMRT核糖体合计可抑制复合物，从而负面影响基因组核糖体。另一个主要观点是，II类HDAC可以融合一些核糖体生物体（例如myocyte enhancer factor 2， MEF2），从而可抑制这些核糖体生物体调控的基因组核糖体。然而只是因为II类HDAC对丝氨酸质的选择性大幅提高，就认为II类HDAC未选择性的相符是不条理的。质谱分析方法均肝细胞RNA的巯基省略注意到有很多RNA质都可以被巯基化。这些RNA质不大部分大部分包括肝细胞核内的RNA，最主要肝细胞质和肝细胞底下的RNA等。另外，大肠杆菌并未丝氨酸质，但是在大肠杆菌底下，也注意到有很多RNA可以被巯基省略。这些证据都暗示了II类HDAC很也许还是有选择性的，官能团是与丝氨酸质相异的其他RNA质。一个良好的值得注意就是IIb类HDAC6的官能团之一是肝细胞质中都的细胞骨架RNA。然而到目前为止，只有很少的IIa类HDAC的官能团被注意到，大多还是通过过解读的方法证明的，比如说是出有现极其的认知自然环境下的真正的官能团。HDAC4属于IIa类HDAC，在激素骨头肌中都，对多种诱导手部剧减的刺激反应后，HDAC4的解读量会提高。在因为衰造成了的手部剧减症中都，HDAC4在人类或者激素手部中都的解读量也会提高。HDAC4均身敲除 (constitutive whole body knockout) 的激素在出有生以后不久因为骨头发育极其而死亡者。不可否认特异的HDAC4基因组敲除的激素的数据显示HDAC4在出有现极其的认知自然环境下不是才会的，但是在压力或者患病的自然环境下，它会有最初的系统。因此，促使知晓癌症静止状态下HDAC4的分子会靶标有不太可能开辟最初的放射治疗选择。2019年10月15日，诺华三洋最初公司美国制造中都心的史隽课题组在Cell Reports刊发篇文章HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain， PGC-1α， and Hsc70的文章，通过最初制造的强效的IIa类HDAC特异的糖类可抑制剂，融合基因组敲除的手段，注意到了三个均最初的HDAC4蛋白质官能团：肌球RNA重链 (myosin hey chain isoforms，MyHC)，PGC-1α和热激RNA70 (Hsc70)，同时还分析方法了HDAC4合成这些官能团的认知学含意。实际上的很多针对IIa类HDAC的深入研究大多是通过可抑制基因组解读的方法来付诸的。但是基因组不解读，导致整个RNA解读减少，未必能北区分开这类RNA作为蛋白质或者是功能性RNA的系统。而目前刊发的广谱的HDAC选择性的糖类可抑制剂，例如TSA， vorinostat (也叫SAHA)， 其实都只能可抑制I类HDAC，对IIa类HDAC基本未活性。一个由Tempero Pharmaceuticals合作开发的又叫叫TMP195的糖类，算是针对IIa类HDAC比较特异的糖类可抑制剂，但是它对IIa类HDAC的EC50大约在0.2 μM左右，活性未必很高。为了能够更好的深入研究IIa类HDAC的系统，诺华最初公司制造出有一个最初颖的IIa类HDAC可抑制剂 ；还有 NVS-HD1，并不强效，EC50 < 1nM。NVS-HD1的选择性也很强，对于I类HDAC的EC50 都超过了1 μM。另外的两个糖类，NVS-HD2和NVS-HD3是同系列化合物的早期的可抑制剂。使用这些特异的IIa类HDAC可抑制剂，融合传统的基因组knockdown 或者knockout，史隽课题组找到了三个HDAC4 (也不太可能是别的IIa类HDAC) 的官能团。HDAC4可以去除MyHC上的巯基。MyHC是导致手部收缩的sarcomere的主要成分。可抑制 HDAC4可以提高肝细胞内MyHC的量，并且在肝细胞和激素中都可抑制由用药（dexamethasone）和神经缺失造成了的MyHC的RNA质损失。一个2010年的报道认为骨头肌中都HDAC4的敲除可以可抑制能降解MyHC的E3泛素连接蛋白质MuRF1的基因组核糖体，从而预防由于去神经造成了的手部剧减。而这篇文章揭示了一种相异的机制 ；还有 如此一来调控MyHCRNA。HDAC4过解读会导致MyHC的降解，而选择性缺失的D840N突变体则不用。即使MuRF1过解读后，IIa类HDAC可抑制剂也足以阻拦MyHC的降解。因而不太可能的机理是，HDAC4被可抑制后，MyHC上的半胱氨酸被乙酰化，所以不用被MuRF1加上泛素，也就不会被泛素RNA体系统降解。MyHC是骨头肌中都的关键RNA，保持MyHC的RNA量就可以预防手部剧减，并且保持手部收缩系统。相似的机理也适用于HDAC4的另一个官能团 ；还有 PGC-1α。在手部特异性PGC-1α转基因组激素中都，PGC-1α的mRNA提高了> 10倍，而RNA质大部分提高？3倍，部分主因是PGC-1α会被不久降解（t1/2？15分钟）。NVS-HD1不大部分可以在肝细胞中都而且可以在大鼠中都提高PGC-1αRNA水平，却不显着负面影响PGC-1α mRNA水平。NVS-HD1提高的PGC-1αRNA质的量也是？3倍，和转基因组激素类似。在失神经的激素手部中都，即使PGC-1α mRNA水平轻微降低，HDAC4敲除或IIa类HDAC可抑制剂也能阻拦PGC-1αRNA的减少。可抑制所有的 IIa类HDAC比单独的HDAC4缺失效果更轻微，与肝细胞内捕捉到到的PGC-1α可以和所有的IIa类HDAC（I类HDAC不行）如此一来融合的结果相符，暗示了IIa类HDAC之间可以互补作用。PGC-1α是葡萄糖和肝细胞造成通路中都的关键核糖体合计启动时生物体。过解读PGC-1α的激素平庸出有强化的肝细胞系统，类似于运动后的变化。因此NVS-HD1不太可能在肝细胞癌症或者其他葡萄糖癌症中都发挥关键的作用。这篇文章也注意到HDAC4可以和Hsc70如此一来融合，并且可以去掉Hsc70的第128位半胱氨酸的巯基省略。当HDAC4的选择性被可抑制以后，乙酰化的Hsc70就不用良好的融合用药的受体。但是只有与Hsc70和Hsp90融合的用药的受体，才是被完均启动时的可以融合用药的静止状态。因而IIa类HDAC可抑制剂可以可抑制用药和受体融合，从而预防由它造成了的手部剧减。Hsc70是许多客户RNA行使出有现极其系统所要能的分子会伴侣，因此其他关键途径也不太可能受HDAC4的调节。在在，这篇文章还注意到HDAC3，MEF2未必能和HDAC4如此一来融合。IIa类HDAC可抑制剂也并未负面影响MEF2调控的基因组的解读。实际上提出有的IIa类HDAC作为功能性RNA的文书工作机理似乎在骨头肌中都未必正确。原始出有处: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