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重要起着

组线粒体去羧化核糖体（HDAC， histone deacetylase）是癌症抗生素研发领域的热点。在进化中都存在18种相同的HDAC，可以实质性细分作4类：I类HDAC（HDAC1、2、3和8）主要存在于肝线粒体中都，主要系统是给组线粒体；大烯丙基。II类HDAC实质性分作：IIa类（HDAC4、5、7和9）和IIb类（HDAC6和10）。IV类HDAC11非常少在脑，肾和阴囊中都说明了。III类HDAC与酵母线粒体SIR2涉及，适用NAD+而不是中用的核糖体促总共介导剂Zn2+。与传统的I类HDAC相同，II类HDAC十分是组线粒体；大烯丙基核糖体。这类HDAC的核糖体活性区的一个不可或缺——酪氨酸（tyrosine）被苯甲酸（histidine）变为，因而针对组线粒体的；大烯丙基核糖体活性比I类HDAC低1000多倍。因此，II类HDAC被普遍显然十分是一个有活性的核糖体，而是一个结构线粒体，通过转化其他线粒体起作用。一个流行的方法有论是，II类HDAC可以标识特定多肽里头赖氨酸（lysine）的烯丙基粘贴，转化上以后可以招聘别的线粒体，比如I类HDAC中都的HDAC3。HDAC3可以提供II类HDAC缺少的去烯丙基核糖体活性，并且还可以之前转化NCoR/SMRTRNA总共抑制作用复合物，从而因素蛋白质RNA。另一个主要方法有论是，II类HDAC可以转化一些RNA位点（例如myocyte enhancer factor 2， MEF2），从而抑制作用这些RNA位点调控的蛋白质RNA。然而只是因为II类HDAC对组线粒体的核糖体活性高得多，就显然II类HDAC未核糖体活性的确实是不繁复的。铯分析方法有全线粒体线粒体的烯丙基粘贴推断成有很多基质都可以被烯丙基化。这些基质无疑包括肝肝线粒体的线粒体，还包括基质和叶绿体里头的线粒体等。另外，细菌并未组线粒体，但是在细菌里头，也推断成有很多线粒体可以被烯丙基粘贴。这些结论都说明了了II类HDAC很不太或许还是有核糖体活性的，残基是与组线粒体相同的其他基质。一个不错的例子就是IIb类HDAC6的残基之一是基质中都的动物线粒体线粒体。然而到现阶段为止，只有并不多的IIa类HDAC的残基被推断成，多数还是通过过说明了的方法有证明了的，十分一定是也就是说的内分泌生态系统下的真正的残基。HDAC4属于IIa类HDAC，在血清脊椎肌中都，对多种正向肌肉组织萎缩的刺激反应后，HDAC4的说明了存量时会增加。在因为衰造成了的肌肉组织萎缩症中都，HDAC4在进化或者血清肌肉组织中都的说明了存量也时会增加。HDAC4全身敲除 (constitutive whole body knockout) 的血清在外祖父以后再一因为脊椎生殖所致而失踪。不可否认特异的HDAC4蛋白质敲除的血清的数据集显示HDAC4在也就是说的内分泌生态系统下不是须要的，但是在压力或者生病的生态系统下，它时会有新系统。因此，实质性了解病症静止状态下HDAC4的水分子特异性或许时会构筑新用药选择。2019年10月15日，特为精细化工CorporationAmerican研发中都心的史隽课题组在Cell Reports撰写题为HDAC4 Controls Muscle Homeostasis through Deacetylation of Myosin Hey Chain， PGC-1α， and Hsc70的文章，通过新研发的除此以外的IIa类HDAC特异的大水分子抑制作用，转化蛋白质敲除的行为，推断成了三个全新HDAC4核糖体残基：肌球线粒体重链 (myosin hey chain isoforms，MyHC)，PGC-1α和热激线粒体70 (Hsc70)，同时还分析方法有了HDAC4羧酸这些残基的内分泌学内涵。那时候的很多针对IIa类HDAC的研究多数是通过抑制作用蛋白质说明了的方法有来借助于的。但是蛋白质不说明了，造成了整个线粒体说明了减小，十分必区别这类线粒体作为核糖体或者是缺失线粒体的系统。而现阶段撰写的近似于物的HDAC核糖体活性的大水分子抑制作用，例如TSA， vorinostat (也叫SAHA)， 似乎都非常少非常少抑制作用I类HDAC，对IIa类HDAC大体上未活性。一个由Tempero Pharmaceuticals开发的叫做叫TMP195的大水分子，算是针对IIa类HDAC比较特异的大水分子抑制作用，但是它对IIa类HDAC的EC50据估计在0.2 μM据估计，活性十分高。为了能够更加好的研究IIa类HDAC的系统，特为Corporation研发成一个独树一格的IIa类HDAC抑制作用 -- NVS-HD1，非常除此以外，EC50 < 1nM。NVS-HD1的选择性也很强，对于I类HDAC的EC50 都超过了1 μM。另外的两个大水分子，NVS-HD2和NVS-HD3是同系列化合物的早期的抑制作用。适用这些特异的IIa类HDAC抑制作用，转化传统的蛋白质knockdown 或者knockout，史隽课题组找到了三个HDAC4 (也或许是别的IIa类HDAC) 的残基。HDAC4可以去除MyHC上的烯丙基。MyHC是造成了肌肉组织收缩的sarcomere的主要成分。抑制作用 HDAC4可以增加肝线粒体MyHC的存量，并且在线粒体和血清中都抑制作用由利尿剂（dexamethasone）和中枢神经系统缺少造成了的MyHC的基质损逮。一个2010年的报道显然脊椎肌中都HDAC4的敲除可以抑制作用能交联MyHC的E3泛素连接核糖体MuRF1的蛋白质RNA，从而防止由于去中枢神经系统造成了的肌肉组织萎缩。而这篇文章揭示了一种相同的机制 -- 这样一来调控MyHC线粒体。HDAC4过说明了时会造成了MyHC的交联，而核糖体活性缺少的D840N突变体则不必。即使MuRF1过说明了后，IIa类HDAC抑制作用也足以迫使MyHC的交联。因而或许的机理是，HDAC4被抑制作用后，MyHC上的赖氨酸被羧化，所以不必被MuRF1加上泛素，也就不时会被泛素线粒体体系统交联。MyHC是脊椎肌中都的不可或缺线粒体，保持MyHC的线粒体存量就可以防止肌肉组织萎缩，并且保持肌肉组织收缩系统。相似的机理也适用于HDAC4的另一个残基 -- PGC-1α。在肌肉组织特异性PGC-1α转蛋白质血清中都，PGC-1α的mRNA增加了> 10倍，而基质非常少增加？3倍，部分或许是PGC-1α时会被再一交联（t1/2？15分钟）。NVS-HD1不非常少可以在线粒体中都而且可以在大鼠中都增加PGC-1α线粒体水准，却不显着因素PGC-1α mRNA水准。NVS-HD1增加的PGC-1α基质的存量也是？3倍，和转蛋白质血清近似于。在逮中枢神经系统的血清肌肉组织中都，即使PGC-1α mRNA水准引人注意降低，HDAC4敲除或IIa类HDAC抑制作用也能迫使PGC-1α线粒体的减小。抑制作用所有的 IIa类HDAC比单独的HDAC4缺少敏感度更加引人注意，与肝线粒体注意到到的PGC-1α可以和所有的IIa类HDAC（I类HDAC就让）这样一来转化的结果相符合，说明了了IIa类HDAC相互间可以互补作用。PGC-1α是生物合成和叶绿体导致通路中都的不可或缺RNA总共介导位点。过说明了PGC-1α的血清表现成改善的叶绿体系统，近似于于民族运动后的转变。因此NVS-HD1或许在叶绿体病症或者其他生物合成病症中都起到不可或缺的作用。这篇文章也推断成HDAC4可以和Hsc70这样一来转化，并且可以改成Hsc70的第128位赖氨酸的烯丙基粘贴。当HDAC4的核糖体活性被抑制作用以后，羧化的Hsc70就不必不错的转化利尿剂的酶。但是只有与Hsc70和Hsp90转化的利尿剂的酶，才是被仅仅介导的可以转化利尿剂的静止状态。因而IIa类HDAC抑制作用可以抑制作用利尿剂和酶转化，从而防止由它造成了的肌肉组织萎缩。Hsc70是许多客户线粒体行使也就是说系统所必需的水分子伴侣，因此其他不可或缺途径也或许受HDAC4的适度。除此以外，这篇文章还推断成HDAC3，MEF2十分必和HDAC4这样一来转化。IIa类HDAC抑制作用也并未因素MEF2调控的蛋白质的说明了。那时候明确指成的IIa类HDAC作为缺失线粒体的工作机理似乎在脊椎肌中都十分正确。零碎原文: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