Cell Rep │ 史隽课题组推断出3个全新的HDAC4酶活性底物及其在肌肉萎缩症中的重要作用

酪氨酸去羧化核糖体（HDAC， histone deacetylase）是癌症药物制造领域的近期。在进化之前实际上18种不同的HDAC，可以仅有面性区分别为4类：I类HDAC（HDAC1、2、3和8）主要实际上于细胞核核之前，主要系统是给酪氨酸脱萘。II类HDAC仅有面性分别为：IIa类（HDAC4、5、7和9）和IIb类（HDAC6和10）。IV类HDAC11仅在脑，肾脏和生殖器官之前传达。III类HDAC与酵母抗原SIR2相关，使用NAD+而不是常用的核糖体促共激活剂Zn2+。与传统文化的I类HDAC不同，II类HDAC却是是酪氨酸脱萘核糖体。这类HDAC的核糖体活性区里的一个重要——酪氨酸（tyrosine）被组氨酸（histidine）取代，因而针对酪氨酸的脱萘核糖体活性比I类HDAC较高1000多倍。因此，II类HDAC被普遍显然却是是一个有活性的核糖体，而是一个结构抗原，通过紧密结合其他抗原起抑制作用。一个流行起来的学说是，II类HDAC可以识别特定数列里面赖氨酸（lysine）的萘剪裁，紧密结合上之后可以招募别的抗原，比如I类HDAC之前的HDAC3。HDAC3可以提供II类HDAC缺失的去萘核糖体活性，并且还可以在此之后紧密结合NCoR/SMRT磷酸化共可抑制核酸，从而因素基因组磷酸化。另一个主要学说是，II类HDAC可以紧密结合一些磷酸化因子（例如myocyte enhancer factor 2， MEF2），从而可抑制这些磷酸化因子调控的基因组磷酸化。然而只是因为II类HDAC对酪氨酸的核糖体活性极高，就显然II类HDAC很难核糖体活性的推论是不严谨的。核磁共振深入研究仅有细胞核抗原的萘剪裁推测有很多抗原质都可以被萘化。这些抗原质不仅仅除此以外细胞核核内的抗原，还除此以外细胞核质和细胞核里面的抗原等。另外，细菌并很难酪氨酸，但是在细菌里面，也推测有很多抗原可以被萘剪裁。这些证据都似乎了II类HDAC很不太可能还是有核糖体活性的，丝氨酸是与酪氨酸不同的其他抗原质。一个很好的例子就是IIb类HDAC6的丝氨酸之一是细胞核质之前的肌动蛋白抗原。然而到现今为止，只有很少的IIa类HDAC的丝氨酸被推测，大大多还是通过过传达的工具证明的，却是一定是正常的表征状况下的真正的丝氨酸。HDAC4属于IIa类HDAC，在果蝇中枢神经系统之前，对多种诱导神经萎缩的刺激反应后，HDAC4的传达用量亦会减小。在因为衰引起的神经萎缩症之前，HDAC4在进化或者果蝇神经之前的传达用量也亦会减小。HDAC4仅有身敲除 (constitutive whole body knockout) 的果蝇在出有生之后之后因为股骨发育异常而死亡。凝聚力特异的HDAC4基因组敲除的果蝇的数据显示HDAC4在正常的表征状况下不是须要的，但是在压力或者生病的状况下，它亦会有属于自己系统。因此，仅有面性了解病症状况下HDAC4的分子可靶标可能亦会开辟属于自己治疗选择。2019年10月15日，帕利制药美国公司美国制造之前心的史峻课题组在Cell Reports发表文中HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain， PGC-1α， and Hsc70的文章，通过新的制造的抗病毒的IIa类HDAC特异的核酸可衍生物，紧密结合基因组敲除的手段，推测了三个仅有属于自己HDAC4核糖体丝氨酸：肌球抗原重链 (myosin hey chain isoforms，MyHC)，PGC-1α和热激抗原70 (Hsc70)，同时还深入研究了HDAC4催化这些丝氨酸的表征学涵义。那时候的很多针对IIa类HDAC的研究大大多是通过可抑制基因组传达的工具来实现的。但是基因组不传达，导致整个抗原传达减少，却是能区里分这类抗原作为核糖体或者是功能性抗原的系统。而现今发表的广谱的HDAC核糖体活性的核酸可衍生物，例如TSA， vorinostat (也叫SAHA)， 只不过都只能可抑制I类HDAC，对IIa类HDAC基本很难活性。一个由Tempero Pharmaceuticals开发的被称作叫TMP195的核酸，算是针对IIa类HDAC比较特异的核酸可衍生物，但是它对IIa类HDAC的EC50大约在0.2 μM左右，活性却是极高。为了能够更是好的研究IIa类HDAC的系统，帕利美国公司制造出有一个新的颖的IIa类HDAC可衍生物 -- NVS-HD1，非常抗病毒，EC50 < 1nM。NVS-HD1的选择性也很强，对于I类HDAC的EC50 都超过了1 μM。另外的两个核酸，NVS-HD2和NVS-HD3是同系列化合物的早期的可衍生物。使用这些特异的IIa类HDAC可衍生物，紧密结合传统文化的基因组knockdown 或者knockout，史峻课题组找到了三个HDAC4 (也可能是别的IIa类HDAC) 的丝氨酸。HDAC4可以去除MyHC上的萘。MyHC是导致神经收缩的sarcomere的主要成分。可抑制 HDAC4可以减小细胞核内MyHC的用量，并且在细胞核和果蝇之前可抑制由地塞米松（dexamethasone）和神经缺失引起的MyHC的抗原质损失。一个2010年的报道显然中枢神经系统之前HDAC4的敲除可以可抑制能降解MyHC的E3泛素连接核糖体MuRF1的基因组磷酸化，从而预防由于去神经引起的神经萎缩。而这篇文章揭示了一种不同的机制 -- 直接调控MyHC抗原。HDAC4过传达亦会导致MyHC的降解，而核糖体活性缺失的D840N突变体则无法。即使MuRF1过传达后，IIa类HDAC可衍生物也足以企图MyHC的降解。因而可能的机理是，HDAC4被可抑制后，MyHC上的赖氨酸被羧化，所以无法被MuRF1加上泛素，也就不亦会被泛素抗原体系统降解。MyHC是中枢神经系统之前的重要抗原，保持MyHC的抗原用量就可以预防神经萎缩，并且保持神经收缩系统。相似的机理也适用于HDAC4的另一个丝氨酸 -- PGC-1α。在神经特异性PGC-1α转基因组果蝇之前，PGC-1α的mRNA减小了> 10倍，而抗原质仅减小？3倍，大多原因是PGC-1α亦会被之后降解（t1/2？15分钟）。NVS-HD1不仅可以在细胞核之前而且可以在DDT之前减小PGC-1α抗原程度，却不显着因素PGC-1α mRNA程度。NVS-HD1减小的PGC-1α抗原质的用量也是？3倍，和转基因组果蝇相近。在失神经的果蝇神经之前，即使PGC-1α mRNA程度显着降较高，HDAC4敲除或IIa类HDAC可衍生物也能企图PGC-1α抗原的减少。可抑制所有的 IIa类HDAC比单独的HDAC4缺失视觉效果更是显着，与细胞核内推论到的PGC-1α可以和所有的IIa类HDAC（I类HDAC从来不）直接紧密结合的结果相符合，似乎了IIa类HDAC之间可以互补抑制作用。PGC-1α是激素和细胞核诱发路中之前的重要磷酸化共激活因子。过传达PGC-1α的果蝇表现出有改善的细胞核系统，相近于运动后的推移。因此NVS-HD1可能在细胞核病症或者其他激素病症之前发挥重要的抑制作用。这篇文章也推测HDAC4可以和Hsc70直接紧密结合，并且可以去掉Hsc70的第128位赖氨酸的萘剪裁。当HDAC4的核糖体活性被可抑制之后，羧化的Hsc70就无法很好的紧密结合地塞米松的抗原。但是只有与Hsc70和Hsp90紧密结合的地塞米松的抗原，才是被完仅有激活的可以紧密结合地塞米松的状况。因而IIa类HDAC可衍生物可以可抑制地塞米松和抗原紧密结合，从而预防由它引起的神经萎缩。Hsc70是许多客户抗原行使职权正常系统所必需的分子可伴侣，因此其他重要途径也可能受HDAC4的调节。；还有，这篇文章还推测HDAC3，MEF2却是能和HDAC4直接紧密结合。IIa类HDAC可衍生物也并很难因素MEF2调控的基因组的传达。那时候提出有的IIa类HDAC作为功能性抗原的兼职机理显然在中枢神经系统之前却是正确。原始引自: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