Katalytická doména je zodpovědná za polymeraci poly (ADP-ribózy). Tato doména má vysoce konzervovaný motiv, který je společný všem členům rodiny PARP. Polymer PAR může dosáhnout délky až 200 nukleotidů, než vyvolá apoptotické procesy. Tvorba polymeru PAR je podobná tvorbě polymeru DNA z nukleosidtrifosfátů. Normální syntéza DNA vyžaduje, aby pyrofosfát působil jako odstupující skupina, přičemž zůstává jediná fosfátová skupina spojující deoxyribózové cukry. PAR se syntetizuje za použití nikotinamidu (NAM) jako odstupující skupiny. To ponechává pyrofosfát jako spojovací skupinu mezi ribózovými cukry namísto jednotlivých fosfátových skupin. To vytváří určitý zvláštní objem můstku PAR, který může mít další roli v buněčné signalizaci.

Úloha při opravě zářezů DNAUpravit

Jednou z důležitých funkcí PARP je pomoc při opravě jednořetězcových zářezů DNA. Váže místa s jednořetězcovými zlomy prostřednictvím svých N-koncových zinkových prstů a přivolá k zářezu XRCC1, DNA ligázu III, DNA polymerázu beta a kinázu. Tento proces se nazývá oprava excizí bází (BER). Bylo prokázáno, že PARP-2 oligomerizuje s PARP-1, a proto se také podílí na BER. Bylo také prokázáno, že oligomerizace stimuluje katalytickou aktivitu PARP. PARP-1 je také známý pro svou roli v transkripci prostřednictvím remodelace chromatinu tím, že PARyluje histony a uvolňuje strukturu chromatinu, čímž umožňuje transkripčnímu komplexu přístup ke genům.

PARP-1 a PARP-2 jsou aktivovány jednořetězcovými zlomy DNA a jak PARP-1, tak PARP-2 knockoutované myši mají závažné nedostatky v opravě DNA a zvýšenou citlivost na alkylační látky nebo ionizující záření.

Aktivita PARP a délka životaEdit

Aktivita PARP (na níž se podílí především PARP1) měřená v permeabilizovaných mononukleárních leukocytech krevních buněk třinácti druhů savců (potkan, morče, králík, marmoška, ovce, prase, skot, šimpanz, kůň, osel, gorila, slon a člověk) koreluje s maximální délkou života daného druhu. Rozdíl v aktivitě mezi nejdéle žijícím (člověk) a nejkratší dobu žijícím (potkan) testovaným druhem byl pětinásobný. Ačkoli se enzymová kinetika (konstanta unimolekulární rychlosti (kcat), Km a kcat/km) obou enzymů významně nelišila, bylo zjištěno, že lidský PARP-1 má dvakrát vyšší specifickou automodifikační kapacitu než potkaní enzym, což by podle autorů mohlo částečně vysvětlovat vyšší aktivitu PARP u lidí než u potkanů. Lymfoblastoidní buněčné linie vytvořené ze vzorků krve lidí, kteří byli stoletými (100 let a více), mají významně vyšší aktivitu PARP než buněčné linie mladších (20 až 70 let) jedinců, což opět naznačuje souvislost mezi dlouhověkostí a schopností oprav.

Tato zjištění naznačují, že schopnost oprav DNA zprostředkovaná PARP přispívá k dlouhověkosti savců. Tato zjištění tedy podporují teorii stárnutí založenou na poškození DNA, která předpokládá, že neopravené poškození DNA je základní příčinou stárnutí a že schopnost opravy DNA přispívá k dlouhověkosti.

Úloha tankyrasEdit

Tankyrasy (TNK) jsou PARP, které se skládají z ankyrinových repetic, oligomerizační domény (SAM) a katalytické domény PARP (PCD). Tankyrázy jsou známé také jako PARP-5a a PARP-5b. Byly pojmenovány podle své interakce s proteiny TERF1 asociovanými s telomerami a ankyrinovými repeticemi. Mohou umožnit odstranění komplexů inhibujících telomerázu z konců chromozomů a umožnit tak udržení telomer. Prostřednictvím své domény SAM a ANK mohou oligomerizovat a interagovat s mnoha dalšími proteiny, jako jsou TRF1, TAB182 (TNKS1BP1), GRB14, IRAP, NuMa, EBNA-1 a Mcl-1. Mají v buňce více rolí, například vezikulární obchodování prostřednictvím interakce ve vezikulách GLUT4 s aminopeptidázou reagující na inzulín (IRAP). Hraje také roli při sestavování mitotického vřeténka prostřednictvím interakce s proteinem 1 jaderného mitotického aparátu (NuMa), a umožňuje tak nezbytnou bipolární orientaci. Při absenci TNK dochází k zástavě mitózy v preanafázi prostřednictvím kontrolního bodu vřeténka Mad2. TNKs mohou také PARsylovat Mcl-1L a Mcl-1S a inhibovat jejich pro- i anti-apoptotickou funkci; význam této skutečnosti není zatím znám.

Role v buněčné smrtiEdit

PARP se může aktivovat v buňkách, které zažívají stres a/nebo poškození DNA. Aktivovaný PARP může buňku zbavit ATP ve snaze opravit poškozenou DNA. Vyčerpání ATP v buňce vede k lýze a buněčné smrti (nekróze). PARP má také schopnost vyvolat programovanou buněčnou smrt prostřednictvím produkce PAR, který stimuluje mitochondrie k uvolňování AIF. Tento mechanismus se zdá být nezávislý na kaspáze. Štěpení PARP enzymy, jako jsou kaspázy nebo katepsiny, obvykle inaktivuje PARP. Velikost štěpných fragmentů může poskytnout informace o tom, který enzym byl za štěpení zodpovědný, a může být užitečná při určování, která cesta buněčné smrti byla aktivována.

Úloha v epigenetické modifikaci DNAEdit

Posttranslační modifikace proteinů zprostředkovaná PARP, jako je CTCF, může ovlivnit množství metylace DNA na CpG dinukleotidech (potřebuje odkazy). Tím se regulují izolátorové vlastnosti CTCF, které mohou odlišně označovat kopii DNA zděděnou z mateřské nebo otcovské DNA prostřednictvím procesu známého jako genomický imprinting (potřebuje korekturu). Předpokládá se také, že PARP ovlivňuje množství metylace DNA přímou vazbou na DNA metyltransferázu DNMT-1 poté, co na sebe po interakci s CTCF naváže poly ADP-ribózové řetězce a ovlivní enzymatickou aktivitu DNMT1 (potřebuje odkazy).

Terapeutická inhibiceEdit

S inhibitory PARP se u různých forem rakoviny nashromáždilo značné množství preklinických a klinických údajů. V této souvislosti je důležitá úloha PARP při opravě jednořetězcových zlomů DNA, což vede ke vzniku lézí spojených s replikací, které nelze opravit, pokud je defektní homologní rekombinační oprava (HRR), a vede k syntetické letalitě inhibitorů PARP u rakoviny s defektem HRR. Defekty HRR jsou klasicky spojovány s mutacemi BRCA1 a 2 spojenými s familiárním karcinomem prsu a vaječníků, ale může existovat mnoho dalších příčin defektů HRR. Inhibitory PARP různých typů (např. olaparib) u karcinomů prsu a vaječníků s mutací BRCA se tak mohou rozšířit i mimo tyto nádory, pokud se podaří vyvinout vhodné biomarkery k identifikaci defektů HRR. Existuje několik dalších tříd nových inhibitorů PARP, které jsou v různých fázích klinického vývoje.

Další podstatná část údajů se týká úlohy PARP ve vybraných neonkologických indikacích. U řady závažných akutních onemocnění (např. cévní mozková příhoda, neurotrauma, oběhový šok a akutní infarkt myokardu) mají inhibitory PARP terapeutický přínos (např. zmenšení velikosti infarktu nebo zlepšení funkce orgánů). Existují také pozorovací údaje prokazující aktivaci PARP ve vzorcích lidských tkání. V těchto indikacích onemocnění způsobuje nadměrná aktivace PARP v důsledku oxidativního a nitrátového stresu nekrózu buněk a expresi prozánětlivých genů, což přispívá k patologii onemocnění. S postupujícími klinickými zkouškami s inhibitory PARP u různých forem nádorových onemocnění se očekává, že bude zahájena druhá linie klinických zkoušek zaměřených na testování inhibitorů PARP pro různé neonkologické indikace, a to v procesu zvaném „terapeutické repurposing“.

.