Войти
Поли [АДФ-рибоза] полимеразы 1 ( PARP1), также известный как НАД + АДФ-ribosyltransferase 1 или поли [АДФ-рибоза] синтазы 1 является ферментом, который в организме человека кодируется PARP1 гена. Это самый распространенный из ферментов семейства PARP, на его долю приходится 90% NAD +, используемого семейством.
PARP1 работает:
PARP1 участвует в:
PARP1 активируется:
PARP1 действует как первый респондент, который обнаруживает повреждение ДНК, а затем облегчает выбор пути репарации. PARP1 способствует эффективности ремонта по АДФ-рибозилирование из гистонов, ведущих к разуплотнения из хроматина структуры, а также путем взаимодействия с и модификации нескольких репарации ДНК факторов. PARP1 участвует в регуляции нескольких процессов репарации ДНК, включая пути эксцизионной репарации нуклеотидов, негомологичного соединения концов, опосредованного микрогомологией соединения концов, гомологичной рекомбинационной репарации и репарации ошибочного спаривания ДНК.
PARP1 играет роль в репарации разрывов одноцепочечной ДНК (оцДНК). Снижение внутриклеточных уровней PARP1 с помощью миРНК или ингибирование активности PARP1 с помощью малых молекул снижает репарацию разрывов оцДНК. В отсутствие PARP1, когда эти разрывы встречаются во время репликации ДНК, вилка репликации останавливается и накапливаются разрывы двухцепочечной ДНК (дцДНК). Эти разрывы дцДНК репарируются посредством репарации гомологичной рекомбинацией (HR), потенциально безошибочного механизма репарации. По этой причине клетки, лишенные PARP1, демонстрируют гиперрекомбинагенный фенотип (например, повышенную частоту HR), который также наблюдался in vivo у мышей с использованием теста каламбура. Таким образом, если путь HR функционирует, нулевые мутанты PARP1 (клетки без функционирующего PARP1) не обнаруживают нездорового фенотипа, и фактически мыши с нокаутом PARP1 не обнаруживают отрицательного фенотипа и не проявляют повышенной частоты образования опухолей.
PARP1 требуется для NF-kB транскрипции от провоспалительных медиаторов, таких как фактор некроза опухоли, интерлейкин 6, и индуцируемой синтазы окиси азота. Активность PARP1 способствует образованию провоспалительных макрофагов, которые с возрастом увеличиваются во многих тканях. АДФ-рибозирование белка группы высокой подвижности HMGB1 с помощью PARP1 ингибирует удаление апоптотических клеток, тем самым поддерживая воспаление.
При астме PARP1 способствует привлечению и функционированию иммунных клеток, включая CD4 + Т-клетки, эозинофилы и дендритные клетки.
PARP1 является одним из шести ферментов, необходимых для очень подверженного ошибкам пути репарации ДНК, опосредованного микрогомологией соединения концов (MMEJ). MMEJ связан с частыми хромосомными аномалиями, такими как делеции, транслокации, инверсии и другие сложные перестройки. Когда PARP1 активируется, MMEJ увеличивается, вызывая нестабильность генома. PARP1 активируется, а MMEJ увеличивается при лейкозах, активируемых тирозинкиназой.
PARP1 также сверхэкспрессируется, когда сайт ETS его промоторной области эпигенетически гипометилирован, и это способствует прогрессированию рака эндометрия, рака яичников с мутацией BRCA и серозного рака яичников с мутацией BRCA.
PARP1 также чрезмерно экспрессируется при ряде других видов рака, включая нейробластому, инфицированную ВПЧ карциному ротоглотки, опухоли яичек и других половых клеток, саркому Юинга, злокачественную лимфому, рак груди и рак толстой кишки.
Раки очень часто дефицитных в экспрессии одного или нескольких генов, репарации ДНК, но избыточная экспрессия гена репарации ДНК менее обычно в рак. Например, по крайней мере 36 ферментов репарации ДНК, когда мутационно дефектны в клетках зародышевой линии, вызывают повышенный риск рака (наследственные синдромы рака ). (См. Также расстройство дефицита репарации ДНК. ) Аналогичным образом, по крайней мере, 12 генов репарации ДНК часто оказывались эпигенетически репрессированными при одном или нескольких раковых заболеваниях. (См. Также Эпигенетически уменьшенная репарация ДНК и рак. ) Обычно недостаточная экспрессия фермента репарации ДНК приводит к увеличению нереставрированных повреждений ДНК, которые из-за ошибок репликации ( транс-поврежденный синтез ) приводят к мутациям и раку. Однако опосредованная PARP1 репарация MMEJ очень неточна, поэтому в этом случае чрезмерная экспрессия, а не недостаточная экспрессия, по-видимому, приводит к раку.
И BRCA1, и BRCA2 по крайней мере частично необходимы для функционирования пути HR. Было показано, что клетки с дефицитом BRCA1 или BRCA2 очень чувствительны к ингибированию или нокдауну PARP1, что приводит к гибели клеток в результате апоптоза, в отличие от клеток, по крайней мере, с одной хорошей копией как BRCA1, так и BRCA2. Многие виды рака молочной железы имеют дефекты в пути репарации HR BRCA1 / BRCA2 из-за мутаций либо в BRCA1, либо в BRCA2, либо в других важных генах в этом пути (последний называется раком с «BRCAness»). Предполагается, что опухоли с BRCA-чувствительностью обладают высокой чувствительностью к ингибиторам PARP1, и на мышах было продемонстрировано, что эти ингибиторы могут предотвращать превращение ксенотрансплантатов с дефицитом BRCA1 / 2 в опухоли и уничтожать опухоли, ранее образовавшиеся из ксенотрансплантатов с дефицитом BRCA1 / 2.
Ингибиторы PARP1 проходят испытания на эффективность в терапии рака. Предполагается, что ингибиторы PARP1 могут оказаться высокоэффективными препаратами для лечения рака с BRCA благодаря высокой чувствительности опухолей к ингибитору и отсутствию пагубного воздействия на оставшиеся здоровые клетки с функционирующим путем BRCA HR. Это контрастирует с обычными химиотерапевтическими методами, которые очень токсичны для всех клеток и могут вызывать повреждение ДНК в здоровых клетках, что приводит к возникновению вторичного рака.
Активность PARP (которая в основном обусловлена PARP1), измеренная в проницаемых мононуклеарных лейкоцитарных клетках крови тринадцати видов млекопитающих (крыса, морская свинка, кролик, мартышка, овца, свинья, крупный рогатый скот, пигмеи шимпанзе, лошадь, осел, слон-горилла и человек) коррелирует с максимальной продолжительностью жизни вида. Линии лимфобластоидных клеток, полученные из образцов крови людей, которые были долгожителями (100 лет и старше), имеют значительно более высокую активность PARP, чем линии клеток более молодых (от 20 до 70 лет) людей. Wrn белок является дефицитным у лиц с синдромом Вернера, человека преждевременного старения расстройства. Белки PARP1 и Wrn являются частью комплекса, участвующего в процессинге разрывов ДНК. Эти данные указывают на связь между долголетием и способностью опосредованного PARP репарации ДНК. Кроме того, PARP может также действовать против образования активных форм кислорода, которые могут способствовать долголетию, ингибируя окислительное повреждение ДНК и белков. Эти наблюдения предполагают, что активность PARP способствует долголетию млекопитающих, что согласуется с теорией старения о повреждении ДНК.
PARP1, по-видимому, является основной функциональной мишенью ресвератрола благодаря его взаимодействию с тирозил тРНК синтетазой (TyrRS). Тирозил тРНК синтетаза перемещается в ядро в условиях стресса, стимулируя НАД + -зависимое ауто-поли- АДФ-рибозилирование PARP1, тем самым изменяя функции PARP1 с архитектурного белка хроматина на ответчик на повреждение ДНК и регулятор транскрипции.
Уровень информационной РНК и уровень белка PARP1 частично контролируется уровнем экспрессии фактора транскрипции ETS1, который взаимодействует с множеством сайтов связывания ETS1 в промоторной области PARP1. Степень, в которой фактор транскрипции ETS1 может связываться со своими сайтами связывания на промоторе PARP1, зависит от статуса метилирования островков CpG в сайтах связывания ETS1 в промоторе PARP1. Если эти CpG-островки в сайтах связывания ETS1 промотора PARP1 эпигенетически гипометилированы, PARP1 экспрессируется на повышенном уровне.
В клетках пожилых людей (от 69 до 75 лет) уровень конститутивной экспрессии генов PARP1 и PARP2 снижен вдвое по сравнению с их уровнями у молодых взрослых людей (от 19 до 26 лет). Однако долгожители (люди в возрасте от 100 до 107 лет) имеют конститутивную экспрессию PARP1 на уровнях, аналогичных уровням молодых людей. Было показано, что такой высокий уровень экспрессии PARP1 у долгожителей позволяет более эффективно восстанавливать сублетальные окислительные повреждения ДНК, вызванные H 2 O 2. Считается, что более высокий уровень восстановления ДНК способствует долголетию (см. Теорию старения о повреждении ДНК ). Считалось, что высокие конститутивные уровни PARP1 у долгожителей связаны с измененным эпигенетическим контролем экспрессии PARP1.
И сиртуин 1, и PARP1 имеют примерно одинаковое сродство к NAD +, которое требуется обоим ферментам для активности. Но повреждение ДНК может увеличивать уровни PARP1 более чем в 100 раз, оставляя мало NAD + для SIRT1.
У растений есть PARP1, который в значительной степени похож на PARP1 животных, и была изучена роль поли (ADP-рибозилирования) в ответах растений на повреждение ДНК, инфекцию и другие стрессы. Интересно, что у Arabidopsis thaliana (и, предположительно, других растений) PARP2 играет более значительную роль, чем PARP1, в защитных ответах на повреждение ДНК и бактериальный патогенез. PARP2 растений несет регуляторные и каталитические домены PARP с промежуточным сходством с PARP1 и несет N-концевые ДНК-связывающие мотивы SAP, а не ДНК-связывающие мотивы Zn-finger белков PARP1 растений и животных.
Было показано, что PARP1 взаимодействует с:
