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极为重要作用

组亚基去代谢物激酶（HDAC， histone deacetylase）是癌症药剂制造应用的热点。在生命体之中实际上18种多种不同的HDAC，可以进一步细分为4类：I类HDAC（HDAC1、2、3和8）主要实际上于核糖体核之中，主要新功能是给组亚基透甲基。II类HDAC进一步分为：IIa类（HDAC4、5、7和9）和IIb类（HDAC6和10）。IV类HDAC11数在脑部，肾和生殖器官之中暗示。III类HDAC与菌种亚基SIR2相关，适用NAD+而不是都用的激酶促合计激活剂Zn2+。与现代的I类HDAC多种不同，II类HDAC相当是组亚基透甲基激酶。这类HDAC的激酶区的一个关键——酪氨酸（tyrosine）被组氨酸（histidine）改用，因而针对组亚基的透甲基激酶比I类HDAC低1000多倍。因此，II类HDAC被相比起相当是一个有活性的激酶，而是一个结构亚基，通过建构其他亚基起主导作用。一个广为人知的假说是，II类HDAC可以识别系统特定序列里赖氨酸（lysine）的甲基粘贴，建构上之前可以雇用别的亚基，比如I类HDAC之中的HDAC3。HDAC3可以提供II类HDAC缺失的去甲基激酶，并且还可以继续建构NCoR/SMRTRNA合计诱发复合物，从而不良影响DNARNA。另一个主要假说是，II类HDAC可以建构一些RNAq（例如myocyte enhancer factor 2， MEF2），从而诱发这些RNAq调控的DNARNA。然而只是因为II类HDAC对组亚基的激酶高得多，就认为II类HDAC无法激酶的推论是不严谨的。质谱深入研究者全核糖体亚基的甲基粘贴挖掘显露有很多亚基质都可以被甲基化。这些亚基质不数数都有核糖体核内的亚基，值得注意核糖体质和核糖体里的亚基等。另外，寄生虫并无法组亚基，但是在寄生虫里，也挖掘显露有很多亚基可以被甲基粘贴。这些证据都暗示了II类HDAC很有看来还是有激酶的，基团是与组亚基多种不同的其他亚基质。一个较好的事例就是IIb类HDAC6的基团之一是核糖体质之中的微管亚基。然而到目前为止，只有非常少的IIa类HDAC的基团被挖掘显露，大部份还是通过过暗示的方法证明的，相当一定是正常人的病理生态环境下的真正的基团。HDAC4归入IIa类HDAC，在豚鼠神经之中，对多种其会身体走下坡的焦虑反应后，HDAC4的暗示量亦会增高。在因为衰微激起的身体走下坡症之中，HDAC4在生命体或者豚鼠身体之中的暗示量也亦会增高。HDAC4下半身敲除 (constitutive whole body knockout) 的豚鼠在显露生之前很快因为骨骼发育异常而丧命。不可否认特异的HDAC4DNA敲除的豚鼠的统计数据显示HDAC4在正常人的病理生态环境下不是必须的，但是在负面影响或者患病的生态环境下，它亦会有在此之后新功能。因此，进一步洞察哮喘状态下HDAC4的小分子化学合成看来亦会另辟在此之后治疗选择。2019年10年末15日，特斯制药新公司加拿大制造之中心的世界史澹课题组在Cell Reports刊登文中HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain， PGC-1α， and Hsc70的篇文章，通过新制造的强效的IIa类HDAC特异的单糖诱发剂，建构DNA敲除的行为，挖掘显露了三个全在此之后HDAC4激酶基团：肌球亚基重链 (myosin hey chain isoforms，MyHC)，PGC-1α和热激亚基70 (Hsc70)，同时还深入研究者了HDAC4催化这些基团的生物学意义。以前的很多针对IIa类HDAC的研究者大部份是通过诱发DNA暗示的方法来做到的。但是DNA不暗示，加剧整个亚基暗示减少，相当能区隔这类亚基作为激酶或者是结构上亚基的新功能。而目前刊登的广谱的HDAC激酶的单糖诱发剂，例如TSA， vorinostat (也叫SAHA)， 其实都只能诱发I类HDAC，对IIa类HDAC也就是说无法活性。一个由Tempero Pharmaceuticals开发的叫做叫TMP195的单糖，毕竟针对IIa类HDAC比起特异的单糖诱发剂，但是它对IIa类HDAC的EC50据估计在0.2 μM左右，活性相当很高。为了能够更加好的研究者IIa类HDAC的新功能，特斯新公司制造显露一个大胆的IIa类HDAC诱发剂 -- NVS-HD1，非常强效，EC50 < 1nM。NVS-HD1的选择性也很强，对于I类HDAC的EC50 都超过了1 μM。另外的两个单糖，NVS-HD2和NVS-HD3是同系列化合物的早期的诱发剂。适用这些特异的IIa类HDAC诱发剂，建构现代的DNAknockdown 或者knockout，世界史澹课题组找到了三个HDAC4 (也看来是别的IIa类HDAC) 的基团。HDAC4可以去除MyHC上的甲基。MyHC是加剧身体收缩的sarcomere的主要成分。诱发 HDAC4可以增高核糖体内MyHC的量，并且在核糖体和豚鼠之中诱发由抗生素（dexamethasone）和神经缺失激起的MyHC的亚基质损失。一个2010年的报道认为神经之中HDAC4的敲除可以诱发能副产物MyHC的E3泛素连接激酶MuRF1的DNARNA，从而防止由于去神经激起的身体走下坡。而这前言揭示了一种多种不同的机制 -- 直接调控MyHC亚基。HDAC4过暗示亦会加剧MyHC的副产物，而激酶缺失的D840N突变体则不可。即使MuRF1过暗示后，IIa类HDAC诱发剂也足以阻止MyHC的副产物。因而看来的衍生物是，HDAC4被诱发后，MyHC上的赖氨酸被代谢物，所以不可被MuRF1加上泛素，也就不亦会被泛素亚基体系统副产物。MyHC是神经之中的关键亚基，保持MyHC的亚基量就可以防止身体走下坡，并且保持身体收缩新功能。相似的衍生物也适用于HDAC4的另一个基团 -- PGC-1α。在身体特异性PGC-1α转DNA豚鼠之中，PGC-1α的mRNA增高了> 10倍，而亚基质数增高？3倍，部份原因是PGC-1α亦会被很快副产物（t1/2？15分钟）。NVS-HD1不数可以在核糖体之中而且可以在毒素之中增高PGC-1α亚基总体，却不显着不良影响PGC-1α mRNA总体。NVS-HD1增高的PGC-1α亚基质的量也是？3倍，和转DNA豚鼠多种不同。在失神经的豚鼠身体之中，即使PGC-1α mRNA总体颇高，HDAC4敲除或IIa类HDAC诱发剂也能阻止PGC-1α亚基的减少。诱发所有的 IIa类HDAC比单独的HDAC4缺失视觉效果更加明显，与核糖体内仔细观察到的PGC-1α可以和所有的IIa类HDAC（I类HDAC从来不）直接建构的结果相符合，暗示了IIa类HDAC之间可以互补主导作用。PGC-1α是降解和核糖体产生通路之中的关键RNA合计激活q。过暗示PGC-1α的豚鼠观感显露改善的核糖体新功能，典型运动后的变化。因此NVS-HD1看来在核糖体哮喘或者其他降解哮喘之中发挥关键的主导作用。这前言也挖掘显露HDAC4可以和Hsc70直接建构，并且可以去掉Hsc70的第128位赖氨酸的甲基粘贴。当HDAC4的激酶被诱发之前，代谢物的Hsc70就不可较好的建构抗生素的激素。但是只有与Hsc70和Hsp90建构的抗生素的激素，才是被无论如何激活的可以建构抗生素的状态。因而IIa类HDAC诱发剂可以诱发抗生素和激素建构，从而防止由它激起的身体走下坡。Hsc70是许多顾客亚基行使正常人新功能所必须的小分子婚姻，因此其他关键途径也看来受HDAC4的调节。除此以外，这前言还挖掘显露HDAC3，MEF2相当能和HDAC4直接建构。IIa类HDAC诱发剂也并无法不良影响MEF2调控的DNA的暗示。以前提显露的IIa类HDAC作为结构上亚基的工作衍生物看来在神经之中相当正确。更加早显露处: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