组蛋白去乙酰化酶 (HDAC) 已成为药物研发中的重要治疗靶点, 在 HDAC 家族成员中，在癌症、阿尔茨海默病和 X-linked疾病等的发展中起着关键作用。在过去的几十年中，已有七种泛 HDAC 抑制剂获批用于治疗癌症或其他疾病 。HDAC8 表现出与 I 类 HDAC 的其他成员不同的结构和生理特征，其活性位点在L1 和 L6 之间有一个开放的亚口袋，而其他亚型的 L1 和 L6 通常是封闭的。HDCA8 还调节各种非组蛋白底物，如 SMC3、p53、ERRα等，表明其参与调节多种细胞活动。
HDAC8的作用
在体外，HDAC8 表现出对所有组蛋白进行去乙酰化的能力。在 S 期姐妹染色单体凝聚期间，乙酰化 SMC3 的结合对于有丝分裂和生物存活至关重要。在此过程中，乙酰化 SMC3 形成离合器，将姐妹染色单体固定在一起。SMC3 的去乙酰化在有丝分裂早期分离姐妹染色单体和重新加载 SMC3 池以进入新细胞周期方面起着至关重要的作用。HDAC8可以直接去乙酰化SMC3，从而影响细胞周期的进展。肿瘤抑制因子 p53 通过调节细胞周期进程和细胞凋亡，在某些由白血病干细胞 (LSC) 驱动和维持的急性髓系白血病 (AML) 病例中，p53 的活性受到 HDAC8的抑制。随后发现，抑制HDAC8会在inv+ AML CD34+中诱导细胞凋亡。ERRα是一种孤儿核受体，参与调节代谢相关基因。HDAC8 可以脱乙酰化 ERRα，增加其对DNA 的亲和力并正向调节其转录活性。Inversion急性髓系白血病 (AML) 中最常见的染色体易位之一，inv 融合蛋白与 HDAC8 特异性结合，有助于对 inv的抑制。HDAC8具有使α微管蛋白去乙酰化的能力，抑制或下调 HDAC8 会使α微管蛋白显著乙酰化，从而稳定微管并阻止癌症进展。
HDAC8结构
HDAC8由377个氨基酸组成，以单体形式存在，每个单体具有一个传导催化活性的锌和两个改善结构稳定性的钾，三种金属相互介导，稳定酶的结构和活性。HDAC8的活性位点具有通向催化锌离子的疏水通道，疏水通道由六个氨基酸残基组成（F152、F208、Y306、G151、H180 和 M274）。锌与 D178、D267 和 H180 结合介导催化活性，并与 Y306 结合激活底物乙酰基中的羰基，D101通过引导 L2 环从非配体形式转变为配体形式，在底物结合中起关键作用。HDAC8 与其他 HDAC 亚型相比的独特之处：1. HDAC8是x-linked蛋白的成员，它无需形成复合物即可发挥脱乙酰基酶活性。2. 当与L型抑制剂结合时，HDAC8采用开放、亚开放或在这三种构象之间的过渡构象，形成由L1、L6和催化氨基酸Y306组成的亚口袋。3. HDAC8 活性位点环 L1、L2 和 L6 具有一定的柔韧性，L1 的位移随抑制剂 Cap 的大小而变化。4. L型抑制剂与HDAC8活性位点结合时，蛋白表面的L1和L2通常是分开的，但在其他HDAC亚型中，L1和L6通常是闭合的。5. 除了组蛋白调控之外，HDAC8 还通过与多种非组蛋白底物（如 SMC3、p53、ERRα等）相互作用参与各种细胞过程。
HDAC8抑制剂
PCI34051由Pharmacyclics开发，是一种强效且选择性的 HADC8 抑制剂。HDAC8与PCI34051复合物的结构生物学研究表明，PCI34051的Cap与smHDAC8 H292 M的Y341（hHDAC8中的Y306）形成π-π堆积相互作用。此外，PCI34051的Linker也与组氨酸H188（hHDAC8中的H180）发生π-π堆积相互作用。这些结果表明，抑制剂与 HDAC8 的关键结合是由金属螯合以及 Cap 和 Linker 之间的π-π堆积相互作用促进的。然而，由于其分子量小且在血液循环中的半衰期短，PCI34051 目前仅限于用作工具化合物。
羟肟酸HDAC8抑制剂
HDAC8抑制剂的常规结构为ZBGLinkerCap，其中最常用的ZBG是异羟肟酸。目前羟肟酸HDAC8抑制剂结构总结如下。
非异羟肟酸HDAC8抑制剂
羟肟酸 HDAC 抑制剂存在一些问题。例如，它在体内螯合其他金属蛋白的能力可能会产生不良的副作用。此外，由于易发生代谢失活和潜在的致突变性，其化学稳定性也带来了挑战，导致毒性和脱靶效应。并且，含羟胺的化合物还面临生物利用度低的问题。目前开发的非异羟肟酸HDAC8抑制剂总结如下。
HDAC8 PROTAC
化合物49、50、51、52和53为 HDAC8 PROTAC，它们通过连接子将泊马度胺与之前发现的 HDAC8 抑制剂结合，有效降解HDAC8。化合物54作为HDAC8和HDAC3的双重降解剂，利用了之前发现的HDAC3结构修饰得到的POI募集配体，不仅表现出针对HDAC3的活性，还对HDAC8表现出选择性。通过增加碳链长度对化合物54的ZBG进行修饰得到化合物55，增强了降解HDAC8的活性，还提高了选择性。
总结
目前，虽然只有一种 HDAC8 抑制剂进入临床试验，但越来越多的关于HDAC8的药物在研发，不限于常规特异性抑制剂、新型 ZBG、多靶点药物和 TPD 技术。相信不久的将来会有更多HDAC8药物进入临床阶段，为患者带来福音
参考文献doi: 10.1016/j.ejmech.2024.116972
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