El dominio catalítico es responsable de la polimerización del Poli (ADP-ribosa). Este dominio tiene un motivo altamente conservado que es común a todos los miembros de la familia PARP. El polímero PAR puede alcanzar longitudes de hasta 200 nucleótidos antes de inducir procesos apoptóticos. La formación del polímero PAR es similar a la formación del polímero de ADN a partir de trifosfatos de nucleósidos. La síntesis normal del ADN requiere que un pirofosfato actúe como grupo de salida, dejando un único grupo fosfato que une los azúcares de desoxirribosa. El PAR se sintetiza utilizando nicotinamida (NAM) como grupo saliente. Esto deja un pirofosfato como grupo de enlace entre los azúcares de ribosa en lugar de grupos de fosfato simples. Esto crea un volumen especial a un puente PAR, que puede tener un papel adicional en la señalización celular.

Papel en la reparación de mellas en el ADNEditar

Una función importante de PARP es ayudar en la reparación de mellas en el ADN de una sola hebra. Se une a sitios con roturas de una sola hebra a través de sus dedos de zinc N-terminal y reclutará XRCC1, ADN ligasa III, ADN polimerasa beta, y una quinasa a la mella. Esto se denomina reparación por escisión de bases (BER). Se ha demostrado que la PARP-2 se oligomera con la PARP-1 y, por tanto, también está implicada en la BER. También se ha demostrado que la oligomerización estimula la actividad catalítica de la PARP. La PARP-1 también es conocida por su papel en la transcripción a través de la remodelación de la cromatina mediante la PARilación de las histonas y la relajación de la estructura de la cromatina, permitiendo así que el complejo de transcripción acceda a los genes.

La PARP-1 y la PARP-2 se activan por roturas de la cadena simple del ADN, y tanto los ratones knockout de la PARP-1 como de la PARP-2 presentan graves deficiencias en la reparación del ADN, así como una mayor sensibilidad a los agentes alquilantes o a la radiación ionizante.

Actividad de PARP y vida útilEditar

La actividad de PARP (que se debe principalmente a PARP1) medida en las células sanguíneas mononucleares leucocitarias permeabilizadas de trece especies de mamíferos (rata, cobaya, conejo, tití, oveja, cerdo, vacuno, chimpancé pigmeo, caballo, burro, gorila, elefante y hombre) se correlaciona con la vida máxima de la especie. La diferencia de actividad entre la especie más longeva (el hombre) y la más efímera (la rata) que se probó fue de 5 veces. Aunque la cinética enzimática (constante de velocidad unimolecular (kcat), Km y kcat/km) de las dos enzimas no era significativamente diferente, se descubrió que la PARP-1 humana tenía una capacidad de automodificación específica dos veces mayor que la enzima de la rata, lo que, según los autores, podría explicar, en parte, la mayor actividad de la PARP en humanos que en ratas. Las líneas celulares linfoblastoides establecidas a partir de muestras de sangre de humanos centenarios (de 100 años o más) tienen una actividad de PARP significativamente mayor que las líneas celulares de individuos más jóvenes (de 20 a 70 años), indicando de nuevo una relación entre la longevidad y la capacidad de reparación.

Estos hallazgos sugieren que la capacidad de reparación del ADN mediada por PARP contribuye a la longevidad de los mamíferos. Por tanto, estos hallazgos apoyan la teoría del daño en el ADN del envejecimiento, que asume que el daño en el ADN no reparado es la causa subyacente del envejecimiento, y que la capacidad de reparación del ADN contribuye a la longevidad.

Papel de las tanquerasEditar

Las tanqueras (TNKs) son PARPs que comprenden repeticiones de anquirina, un dominio de oligomerización (SAM) y un dominio catalítico de PARP (PCD). Las tankyrasas también se conocen como PARP-5a y PARP-5b. Reciben su nombre por su interacción con las proteínas TERF1 asociadas a los telómeros y las repeticiones de anquirina. Pueden permitir la eliminación de los complejos inhibidores de la telomerasa de los extremos del cromosoma para permitir el mantenimiento de los telómeros. A través de su dominio SAM y ANKs, pueden oligomerizarse e interactuar con muchas otras proteínas, como TRF1, TAB182 (TNKS1BP1), GRB14, IRAP, NuMa, EBNA-1 y Mcl-1. Tienen múltiples funciones en la célula, como el tráfico vesicular a través de su interacción en las vesículas GLUT4 con la aminopeptidasa sensible a la insulina (IRAP). También desempeña un papel en el ensamblaje del huso mitótico a través de su interacción con la proteína del aparato mitótico nuclear 1 (NuMa), permitiendo así la necesaria orientación bipolar. En ausencia de TNKs, se observa la detención de la mitosis en la pre-anafase a través del punto de control del huso Mad2. Las TNKs también pueden PARsilar Mcl-1L y Mcl-1S e inhibir tanto su función pro- como anti-apoptótica; la relevancia de esto aún no se conoce.

Papel en la muerte celularEditar

PARP puede activarse en células que experimentan estrés y/o daño en el ADN. La PARP activada puede agotar el ATP de la célula en un intento de reparar el ADN dañado. El agotamiento del ATP en una célula conduce a la lisis y a la muerte celular (necrosis). La PARP también tiene la capacidad de inducir la muerte celular programada, a través de la producción de PAR, que estimula a las mitocondrias a liberar AIF. Este mecanismo parece ser independiente de las caspasas. El corte de la PARP, por enzimas como las caspasas o las catepsinas, suele inactivar la PARP. El tamaño de los fragmentos de escisión puede dar una idea de qué enzima fue responsable de la escisión y puede ser útil para determinar qué vía de muerte celular se ha activado.

Papel en la modificación epigenética del ADNEditar

La modificación postraduccional mediada por PARP de proteínas como CTCF puede afectar a la cantidad de metilación del ADN en los dinucleótidos CpG (necesita referencias). Esto regula las características aislantes de CTCF puede marcar diferencialmente la copia de ADN heredada del ADN materno o del paterno a través del proceso conocido como impronta genómica (necesita referencias). También se ha propuesto que la PARP afecta a la cantidad de metilación del ADN al unirse directamente a la ADN metiltransferasa DNMT-1 después de unir cadenas de poli ADP-ribosa a sí misma tras la interacción con CTCF y afectar a la actividad enzimática de DNMT1 (necesita referencias).

Inhibición terapéuticaEditar

Se ha acumulado un cuerpo sustancial de datos preclínicos y clínicos con inhibidores de PARP en varias formas de cáncer. En este contexto, es relevante el papel de PARP en la reparación de roturas de ADN de una sola hebra, lo que da lugar a lesiones asociadas a la replicación que no pueden repararse si la reparación de la recombinación homóloga (HRR) es defectuosa, y conduce a la letalidad sintética de los inhibidores de PARP en el cáncer con defectos de HRR. Los defectos de la HRR se asocian clásicamente a las mutaciones BRCA1 y 2 relacionadas con el cáncer de mama y de ovario familiar, pero puede haber muchas otras causas de defectos de la HRR. Por lo tanto, los inhibidores de PARP de varios tipos (por ejemplo, olaparib) para los cánceres de mama y ovario con mutaciones BRCA pueden extenderse más allá de estos tumores si se pueden desarrollar biomarcadores adecuados para identificar los defectos de HRR. Existen varias clases adicionales de nuevos inhibidores de PARP que se encuentran en diversas fases de desarrollo clínico.

Otro conjunto importante de datos se refiere al papel de la PARP en determinadas indicaciones no oncológicas. En una serie de enfermedades graves y agudas (como el ictus, el neurotrauma, el shock circulatorio y el infarto agudo de miocardio), los inhibidores de la PARP ejercen un beneficio terapéutico (por ejemplo, la reducción del tamaño del infarto o la mejora de la función de los órganos). También hay datos observacionales que demuestran la activación de la PARP en muestras de tejido humano. En estas indicaciones de enfermedad, la sobreactivación de la PARP debido al estrés oxidativo y nitrativo impulsa la necrosis celular y la expresión de genes proinflamatorios, lo que contribuye a la patología de la enfermedad. A medida que avanzan los ensayos clínicos con inhibidores de PARP en diversas formas de cáncer, se espera que se inicie una segunda línea de investigaciones clínicas, destinadas a probar los inhibidores de PARP para diversas indicaciones no oncológicas, en un proceso denominado «reutilización terapéutica».