Le domaine catalytique est responsable de la polymérisation du Poly (ADP-ribose). Ce domaine possède un motif hautement conservé qui est commun à tous les membres de la famille PARP. Le polymère PAR peut atteindre des longueurs allant jusqu’à 200 nucléotides avant d’induire des processus apoptotiques. La formation du polymère PAR est similaire à la formation du polymère d’ADN à partir de nucléosides triphosphates. La synthèse normale de l’ADN exige qu’un pyrophosphate agisse comme groupe partant, laissant un seul groupe phosphate reliant les sucres de désoxyribose. Le PAR est synthétisé en utilisant le nicotinamide (NAM) comme groupe partant. Cela laisse un pyrophosphate comme groupe de liaison entre les sucres ribose plutôt que des groupes phosphate uniques. Cela crée un certain volume spécial à un pont PAR, qui peut avoir un rôle supplémentaire dans la signalisation cellulaire.

Rôle dans la réparation des entailles de l’ADNModifié

Une fonction importante de la PARP est l’aide à la réparation des entailles de l’ADN simple brin. Elle se lie aux sites présentant des cassures simple brin par l’intermédiaire de ses doigts de zinc N-terminaux et va recruter XRCC1, l’ADN ligase III, l’ADN polymérase bêta et une kinase vers la coupure. Ce processus est appelé réparation par excision de bases (BER). Il a été démontré que PARP-2 s’oligomérise avec PARP-1 et, par conséquent, est également impliquée dans BER. Il a également été démontré que l’oligomérisation stimule l’activité catalytique de la PARP. PARP-1 est également connu pour son rôle dans la transcription par le remodelage de la chromatine en PARylant les histones et en relaxant la structure de la chromatine, permettant ainsi au complexe de transcription d’accéder aux gènes.

PARP-1 et PARP-2 sont activés par les cassures simple brin de l’ADN, et les souris knockout PARP-1 et PARP-2 présentent des déficiences sévères dans la réparation de l’ADN, et une sensibilité accrue aux agents alkylants ou aux radiations ionisantes.

Activité PARP et durée de vieEdit

L’activité PARP (qui est principalement due à PARP1) mesurée dans les cellules sanguines leucocytaires mononucléaires perméabilisées de treize espèces de mammifères (rat, cobaye, lapin, ouistiti, mouton, porc, bovin, chimpanzé cochon, cheval, âne, gorille, éléphant et homme) est corrélée à la durée de vie maximale de l’espèce. La différence d’activité entre l’espèce testée ayant la plus longue durée de vie (l’homme) et celle ayant la plus courte durée de vie (le rat) était de 5 fois. Bien que la cinétique enzymatique (constante de vitesse unimoléculaire (kcat), Km et kcat/km) des deux enzymes n’ait pas été significativement différente, on a constaté que la PARP-1 humaine avait une capacité d’automodification spécifique deux fois plus élevée que l’enzyme du rat, ce qui, selon les auteurs, pourrait expliquer en partie l’activité PARP plus élevée chez l’homme que chez le rat. Les lignées cellulaires lymphoblastoïdes établies à partir d’échantillons sanguins d’humains qui étaient centenaires (100 ans ou plus) ont une activité PARP significativement plus élevée que les lignées cellulaires d’individus plus jeunes (20 à 70 ans), ce qui indique à nouveau un lien entre la longévité et la capacité de réparation.

Ces résultats suggèrent que la capacité de réparation de l’ADN médiée par la PARP contribue à la longévité des mammifères. Ainsi, ces résultats soutiennent la théorie des dommages à l’ADN du vieillissement, qui suppose que les dommages à l’ADN non réparés sont la cause sous-jacente du vieillissement, et que la capacité de réparation de l’ADN contribue à la longévité.

Rôle des tankyrasesEdit

Les tankyrases (TNKs) sont des PARP qui comprennent des répétitions d’ankyrine, un domaine d’oligomérisation (SAM), et un domaine catalytique PARP (PCD). Les tankyrases sont également connues sous les noms de PARP-5a et PARP-5b. Elles ont été nommées pour leur interaction avec les protéines TERF1 associées aux télomères et les répétitions d’ankyrine. Elles peuvent permettre l’élimination des complexes inhibiteurs de la télomérase des extrémités des chromosomes pour permettre le maintien des télomères. Grâce à leur domaine SAM et aux ANK, elles peuvent s’oligomériser et interagir avec de nombreuses autres protéines, telles que TRF1, TAB182 (TNKS1BP1), GRB14, IRAP, NuMa, EBNA-1 et Mcl-1. Elles ont de multiples rôles dans la cellule, comme le trafic vésiculaire par son interaction dans les vésicules GLUT4 avec l’aminopeptidase sensible à l’insuline (IRAP). Elle joue également un rôle dans l’assemblage du fuseau mitotique par son interaction avec la protéine 1 de l’appareil nucléaire mitotique (NuMa), permettant ainsi l’orientation bipolaire nécessaire. En l’absence de TNKs, un arrêt de la mitose est observé en pré-anaphase via le point de contrôle du fuseau Mad2. Les TNKs peuvent également PARsyler Mcl-1L et Mcl-1S et inhiber leur fonction pro- et anti-apoptotique ; la pertinence de ceci n’est pas encore connue.

Rôle dans la mort cellulaireModifié

PARP peut être activée dans les cellules subissant un stress et/ou des dommages à l’ADN. La PARP activée peut épuiser la cellule en ATP dans une tentative de réparation de l’ADN endommagé. L’épuisement de l’ATP dans une cellule conduit à la lyse et à la mort cellulaire (nécrose). La PARP a également la capacité d’induire la mort cellulaire programmée, via la production de PAR, qui stimule la libération d’AIF par les mitochondries. Ce mécanisme semble être indépendant de la caspase. Le clivage de la PARP, par des enzymes telles que les caspases ou les cathepsines, inactive généralement la PARP. La taille des fragments de clivage peut donner un aperçu de l’enzyme responsable du clivage et peut être utile pour déterminer quelle voie de mort cellulaire a été activée.

Rôle dans la modification épigénétique de l’ADNModification

La modification post-traductionnelle médiée par PARP de protéines telles que CTCF peut affecter la quantité de méthylation de l’ADN au niveau des dinucléotides CpG (nécessite des références). Cela régule les caractéristiques isolantes de CTCF qui peuvent marquer de manière différentielle la copie de l’ADN héritée de l’ADN maternel ou paternel par le processus connu sous le nom d’empreinte génomique (nécessite une relecture). Il a également été proposé que PARP affecte la quantité de méthylation de l’ADN en se liant directement à l’ADN méthyltransférase DNMT-1 après avoir attaché des chaînes de poly ADP-ribose à lui-même après interaction avec CTCF et en affectant l’activité enzymatique de DNMT1 (besoins de références).

Inhibition thérapeutiqueModification

Un ensemble substantiel de données précliniques et cliniques s’est accumulé avec les inhibiteurs de PARP dans diverses formes de cancer. Dans ce contexte, le rôle de PARP dans la réparation des cassures simple brin de l’ADN est pertinent, conduisant à des lésions associées à la réplication qui ne peuvent être réparées si la réparation par recombinaison homologue (HRR) est défectueuse, et conduisant à la létalité synthétique des inhibiteurs de PARP dans les cancers défectueux en HRR. Les défauts de HRR sont classiquement associés aux mutations BRCA1 et 2 associées au cancer familial du sein et de l’ovaire, mais il peut exister de nombreuses autres causes de défauts de HRR. Ainsi, les inhibiteurs PARP de différents types (par exemple l’olaparib) pour les cancers du sein et de l’ovaire mutants BRCA peuvent s’étendre au-delà de ces tumeurs si des biomarqueurs appropriés peuvent être développés pour identifier les défauts HRR. Il existe plusieurs autres classes de nouveaux inhibiteurs de PARP qui sont à divers stades de développement clinique.

Un autre ensemble substantiel de données concerne le rôle de PARP dans certaines indications non oncologiques. Dans un certain nombre de maladies graves et aiguës (telles que l’accident vasculaire cérébral, le neurotraumatisme, le choc circulatoire et l’infarctus aigu du myocarde), les inhibiteurs de la PARP exercent un effet thérapeutique bénéfique (par exemple, réduction de la taille de l’infarctus ou amélioration de la fonction des organes). Il existe également des données d’observation démontrant l’activation de PARP dans des échantillons de tissus humains. Dans ces indications, la suractivation de PARP due au stress oxydatif et nitratif entraîne la nécrose cellulaire et l’expression de gènes pro-inflammatoires, ce qui contribue à la pathologie. Au fur et à mesure que les essais cliniques avec les inhibiteurs de PARP dans diverses formes de cancer progressent, on espère qu’une deuxième ligne d’investigations cliniques, visant à tester les inhibiteurs de PARP pour diverses indications non oncologiques, sera initiée, dans un processus appelé « repurposing thérapeutique ».