Cell Rep │ 史隽课题组揭示3个全新的HDAC4酶活性底物及其在四肢萎缩症中的重要作用

核酸去烷基化复合物（HDAC， histone deacetylase）是癌症药物制造各个领域的热点。在人类文明中的不存在18种不尽相同的HDAC，可以进一步细划分4类：I类HDAC（HDAC1、2、3和8）主要不存在于真核线粒体中的，主要基本功能是给核酸脱巯基。II类HDAC进一步划分：IIa类（HDAC4、5、7和9）和IIb类（HDAC6和10）。IV类HDAC11极少在脑，肾和睾丸中的表达出来。III类HDAC与大肠杆菌亚基SIR2相关，用作NAD+而不是常用的复合物促合计抑制剂Zn2+。与传统的I类HDAC不尽相同，II类HDAC并不是核酸脱巯基复合物。这类HDAC的选择性区的一个重要——嘧啶（tyrosine）被天冬氨酸（histidine）过渡到，因而针对核酸的脱巯基选择性比I类HDAC低1000多倍。因此，II类HDAC被普遍认为并不是一个有活性的复合物，而是一个结构亚基，通过相结合其他亚基起抑制作用。一个广为流传的学说是，II类HDAC可以比对特定多肽里面赖氨酸（lysine）的巯基省略，相结合上日后可以召募别的亚基，比如I类HDAC中的的HDAC3。HDAC3可以提供II类HDAC纠正的去巯基选择性，并且还可以继续相结合NCoR/SMRT核苷酸合计可抑制复合物，从而阻碍基因组核苷酸。另一个主要学说是，II类HDAC可以相结合一些核苷酸q（例如myocyte enhancer factor 2， MEF2），从而可抑制这些核苷酸q通气的基因组核苷酸。然而只是因为II类HDAC对核酸的选择性太低，就认为II类HDAC不会选择性的推论是不严谨的。小分子分析以外线粒体亚基的巯基省略推测有很多亚基质都可以被巯基化。这些亚基质比如说包括真核线粒体内的亚基，还包括基质和真核线粒体里面的亚基等。另外，微生物并不会核酸，但是在微生物里面，也推测有很多亚基可以被巯基省略。这些事实都也许了II类HDAC很这样一来还是有选择性的，质子化是与核酸不尽相同的其他亚基质。一个极好的例子就是IIb类HDAC6的质子化之一是基质中的的分子可亚基。然而到即便如此，只有极少的IIa类HDAC的质子化被推测，大部份还是通过过表达出来的工具推论的，并不一定是但会的生物体环境污染下的其实的质子化。HDAC4统称IIa类HDAC，在血清中的枢神经系统中的，对多种诱导身体走下坡的诱导反应后，HDAC4的表达出来用作量不会提高。在因为衰造成了的身体走下坡症中的，HDAC4在人类文明或者血清身体中的的表达出来用作量也不会提高。HDAC4以外身敲除 (constitutive whole body knockout) 的血清在显现出生日后立刻因为骨骼发育不良异常而死亡。组织性特异的HDAC4基因组敲除的血清的资料说明了HDAC4在但会的生物体环境污染下不是必须的，但是在阻碍或者年老的环境污染下，它不会有新的基本功能。因此，进一步理解病症静止状态下HDAC4的核酸靶标有可能不会开辟新的治疗选择。2019年10月末15日，提在生物科技公司澳大利亚生产基地的世界史隽课题组在Cell Reports刊出题为HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain， PGC-1α， and Hsc70的文章，通过新制造的正因如此的IIa类HDAC特异的小核酸可抗病毒，相结合基因组敲除的手段，推测了三个以外新的HDAC4复合物质子化：肌球亚基重链 (myosin hey chain isoforms，MyHC)，PGC-1α和热激亚基70 (Hsc70)，同时还分析了HDAC4合成这些质子化的生物体学含义。以前的很多针对IIa类HDAC的深入研究大部份是通过可抑制基因组表达出来的工具来实现的。但是基因组不表达出来，导致整个亚基表达出来减小，并无法区分开这类亚基作为复合物或者是结构上亚基的基本功能。而目前刊出的磺胺类的HDAC选择性的小核酸可抗病毒，例如TSA， vorinostat (也叫SAHA)， 其实都只能可抑制I类HDAC，对IIa类HDAC基本不会活性。一个由Tempero Pharmaceuticals开发的叫做叫TMP195的小核酸，可谓针对IIa类HDAC比较特异的小核酸可抗病毒，但是它对IIa类HDAC的EC50至少在0.2 μM左右，活性并不很高。为了能够较好的深入研究IIa类HDAC的基本功能，提在公司制造显现出一个新颖的IIa类HDAC可抗病毒 -- NVS-HD1，十分正因如此，EC50 < 1nM。NVS-HD1的选择性也很强，对于I类HDAC的EC50 都超过了1 μM。另外的两个小核酸，NVS-HD2和NVS-HD3是同系列化合物的早期的可抗病毒。用作这些特异的IIa类HDAC可抗病毒，相结合传统的基因组knockdown 或者knockout，世界史隽课题组找到了三个HDAC4 (也有可能是别的IIa类HDAC) 的质子化。HDAC4可以去除MyHC上的巯基。MyHC是导致身体收缩的sarcomere的主要成分。可抑制 HDAC4可以提高线粒体内MyHC的用作量，并且在线粒体和血清中的可抑制由利尿剂（dexamethasone）和神经纠正造成了的MyHC的亚基质损失。一个2010年的报道认为中的枢神经系统中的HDAC4的敲除可以可抑制能降解MyHC的E3泛素连接复合物MuRF1的基因组核苷酸，从而公共卫生由于去神经造成了的身体走下坡。而这一段话揭示了一种不尽相同的机制 -- 直接通气MyHC亚基。HDAC4过表达出来不会导致MyHC的降解，而选择性纠正的D840N突变体则无法。即使MuRF1过表达出来后，IIa类HDAC可抗病毒也足以阻止MyHC的降解。因而有可能的反应机理是，HDAC4被可抑制后，MyHC上的赖氨酸被烷基化，所以无法被MuRF1加上泛素，也就不不会被泛素亚基体系统降解。MyHC是中的枢神经系统中的的重要亚基，保持MyHC的亚基用作量就可以公共卫生身体走下坡，并且保持身体收缩基本功能。相似的反应机理也适用于HDAC4的另一个质子化 -- PGC-1α。在身体特异性PGC-1α育种组血清中的，PGC-1α的mRNA提高了> 10倍，而亚基质极少提高？3倍，部分或许是PGC-1α不会被立刻降解（t1/2？15分钟）。NVS-HD1不极少可以在线粒体中的而且可以在大鼠中的提高PGC-1α亚基准确度，却不显着阻碍PGC-1α mRNA准确度。NVS-HD1提高的PGC-1α亚基质的用作量也是？3倍，和育种组血清类似。在失神经的血清身体中的，即使PGC-1α mRNA准确度减缓，HDAC4敲除或IIa类HDAC可抗病毒也能阻止PGC-1α亚基的减小。可抑制所有的 IIa类HDAC比单独的HDAC4纠正精准度更明显，与线粒体内通过观察到的PGC-1α可以和所有的IIa类HDAC（I类HDAC不行）直接相结合的结果相符合，也许了IIa类HDAC之间可以互补抑制作用。PGC-1α是人体内和真核线粒体产生通路中的的重要核苷酸合计抑制q。过表达出来PGC-1α的血清观感显现出改善的真核线粒体基本功能，类似运动所后的发生变化。因此NVS-HD1有可能在真核线粒体病症或者其他人体内病症中的发挥重要的抑制作用。这一段话也推测HDAC4可以和Hsc70直接相结合，并且可以去掉Hsc70的第128位赖氨酸的巯基省略。当HDAC4的选择性被可抑制日后，烷基化的Hsc70就无法极好的相结合利尿剂的受体。但是只有与Hsc70和Hsp90相结合的利尿剂的受体，才是被无论如何抑制的可以相结合利尿剂的静止状态。因而IIa类HDAC可抗病毒可以可抑制利尿剂和受体相结合，从而公共卫生由它造成了的身体走下坡。Hsc70是许多客户亚基行使但会基本功能所需的核酸伴侣，因此其他重要途径也有可能受HDAC4的通气。除此以外，这一段话还推测HDAC3，MEF2并无法和HDAC4直接相结合。IIa类HDAC可抗病毒也并不会阻碍MEF2通气的基因组的表达出来。以前提显现出的IIa类HDAC作为结构上亚基的工作反应机理似乎在中的枢神经系统中的并不正确。原始显现说是: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