Domeniul catalitic este responsabil pentru polimerizarea poli (ADP-riboză). Acest domeniu are un motiv foarte conservat care este comun tuturor membrilor familiei PARP. Polimerul PAR poate atinge lungimi de până la 200 de nucleotide înainte de a induce procese apoptotice. Formarea polimerului PAR este similară cu formarea polimerului ADN din trifosfați nucleozidici. Sinteza normală a ADN-ului necesită ca un pirofosfat să acționeze ca grup de plecare, lăsând o singură grupare fosfat care leagă zaharurile dezoxiriboză. PAR se sintetizează folosind nicotinamida (NAM) ca grup de plecare. Acest lucru lasă un pirofosfat ca grup de legătură între zaharurile de riboză, mai degrabă decât un singur grup fosfat. Acest lucru creează un anumit volum special la o punte PAR, care poate avea un rol suplimentar în semnalizarea celulară.

Rolul în repararea crestăturilor de ADNEdit

O funcție importantă a PARP este aceea de a ajuta la repararea crestăturilor de ADN monocatenar. Se leagă de situsurile cu rupturi monocatenare prin intermediul degetelor sale de zinc N-terminale și va recruta XRCC1, ADN ligază III, ADN polimeraza beta și o kinază la crestătură. Acest lucru se numește repararea prin excizie de bază (BER). S-a demonstrat că PARP-2 se oligomerizează cu PARP-1 și, prin urmare, este, de asemenea, implicată în BER. S-a demonstrat, de asemenea, că oligomerizarea stimulează activitatea catalitică a PARP. PARP-1 este, de asemenea, cunoscut pentru rolul său în transcripție prin remodelarea cromatinei prin PARilarea histonelor și relaxarea structurii cromatinei, permițând astfel complexului de transcripție să acceseze genele.

PARP-1 și PARP-2 sunt activate de rupturile monocatenare ale ADN-ului și atât șoarecii knock-out PARP-1, cât și PARP-2 prezintă deficiențe severe în repararea ADN-ului și o sensibilitate crescută la agenții alchilanți sau la radiațiile ionizante.

Activitatea PARP și durata de viațăEdit

Activitatea PARP (care se datorează în principal PARP1) măsurată în celulele sanguine leucocitare mononucleare permeabilizate de treisprezece specii de mamifere (șobolan, cobai, iepure, maimuțoi, oaie, porc, vită, cimpanzeu pigmeu, cal, măgar, gorilă, elefant și om) se corelează cu durata maximă de viață a speciei respective. Diferența de activitate între specia cu cea mai lungă durată de viață (om) și cea cu cea mai scurtă durată de viață (șobolan) testată a fost de 5 ori mai mare. Deși cinetica enzimatică (constanta de viteză unimoleculară (kcat), Km și kcat/km) a celor două enzime nu a fost semnificativ diferită, s-a constatat că PARP-1 umană are o capacitate specifică de automodificare de două ori mai mare decât cea a enzimei de șobolan, ceea ce, potrivit autorilor, ar putea explica, în parte, activitatea PARP mai mare la om decât la șobolan. Liniile celulare limfoblastoide stabilite din probele de sânge ale oamenilor care au fost centenari (100 de ani sau mai mult) au o activitate PARP semnificativ mai mare decât liniile celulare provenite de la indivizi mai tineri (între 20 și 70 de ani), indicând din nou o legătură între longevitate și capacitatea de reparare.

Aceste constatări sugerează că capacitatea de reparare a ADN-ului mediată de PARP contribuie la longevitatea mamiferelor. Astfel, aceste constatări susțin teoria deteriorării ADN a îmbătrânirii, care presupune că deteriorarea nereparată a ADN-ului este cauza care stă la baza îmbătrânirii și că capacitatea de reparare a ADN-ului contribuie la longevitate.

Rolul tankizazelorEdit

Tankizazele (TNKs) sunt PARP-uri care cuprind repetări de anchirină, un domeniu de oligomerizare (SAM) și un domeniu catalitic PARP (PCD). Tankyrazele sunt cunoscute și sub numele de PARP-5a și PARP-5b. Acestea au fost denumite pentru interacțiunea lor cu proteinele TERF1 asociate telomerilor și cu repetițiile de anchirină. Ele pot permite îndepărtarea complexelor care inhibă telomeraza de la capetele cromozomilor pentru a permite menținerea telomerilor. Prin intermediul domeniului lor SAM și al ANK-urilor, se pot oligomeriza și interacționa cu multe alte proteine, cum ar fi TRF1, TAB182 (TNKS1BP1), GRB14, IRAP, NuMa, EBNA-1 și Mcl-1. Acestea au roluri multiple în celulă, cum ar fi traficul vezicular prin interacțiunea sa în veziculele GLUT4 cu aminopeptidaza sensibilă la insulină (IRAP). De asemenea, joacă un rol în asamblarea fusului mitotic prin interacțiunea sa cu proteina 1 a aparatului mitotic nuclear (NuMa), permițând astfel orientarea bipolară necesară. În absența TNK-urilor, se observă oprirea mitozei în preanafaza prin punctul de control al fusului Mad2. TNKs pot, de asemenea, PARsila Mcl-1L și Mcl-1S și inhiba atât funcția pro- cât și anti-apoptotică a acestora; relevanța acestui fapt nu este încă cunoscută.

Rol în moartea celularăEdit

PARP poate fi activată în celulele care se confruntă cu stres și/sau leziuni ale ADN-ului. PARP activat poate epuiza celula de ATP în încercarea de a repara ADN-ul deteriorat. Epuizarea ATP într-o celulă duce la liză și moarte celulară (necroză). PARP are, de asemenea, capacitatea de a induce moartea celulară programată, prin producerea de PAR, care stimulează mitocondriile să elibereze AIF. Acest mecanism pare să fie independent de caspază. Descompunerea PARP, de către enzime precum caspazele sau catepsinele, inactivează de obicei PARP. Dimensiunea fragmentelor de clivaj poate oferi informații despre enzima care a fost responsabilă de clivaj și poate fi utilă pentru a determina ce cale de moarte celulară a fost activată.

Rolul în modificarea epigenetică a ADN-uluiEdit

Modificarea post-translațională mediată de PARP a proteinelor, cum ar fi CTCF, poate afecta cantitatea de metilare a ADN-ului la dinucleotidele CpG (necesită referințe). Acest lucru reglează caracteristicile de izolator ale CTCF poate marca diferențiat copia de ADN moștenită fie de la ADN-ul matern, fie de la cel patern, prin procesul cunoscut sub numele de amprentă genomică (necesită corectură). S-a propus, de asemenea, ca PARP să influențeze cantitatea de metilare a ADN-ului prin legarea directă la ADN metiltransferaza DNMT-1 după ce atașează lanțurile de poli ADP-riboză la ea însăși în urma interacțiunii cu CTCF și afectează activitatea enzimatică a DNMT1 (necesită referințe).

Inhibiția terapeuticăEdit

S-a acumulat un volum substanțial de date preclinice și clinice cu inhibitori PARP în diferite forme de cancer. În acest context, este relevant rolul PARP în repararea rupturilor monocatenare ale ADN-ului, ceea ce duce la leziuni asociate replicării care nu pot fi reparate dacă repararea prin recombinare omoloagă (HRR) este defectuoasă și conduce la letalitatea sintetică a inhibitorilor PARP în cancerul cu HRR-defect. Defectele HRR sunt asociate în mod clasic cu mutațiile BRCA1 și 2 asociate cu cancerul mamar și ovarian familial, dar pot exista multe alte cauze ale defectelor HRR. Astfel, inhibitorii PARP de diferite tipuri (de exemplu, olaparib) pentru cancerele mamare și ovariene cu mutații BRCA se pot extinde dincolo de aceste tumori dacă se pot dezvolta biomarkeri adecvați pentru a identifica defectele HRR. Există mai multe clase suplimentare de noi inhibitori PARP care se află în diferite stadii de dezvoltare clinică.

Un alt corpus substanțial de date se referă la rolul PARP în anumite indicații non-oncologice. Într-o serie de boli acute, severe (cum ar fi accidentul vascular cerebral, neurotraumatismul, șocul circulator și infarctul miocardic acut), inhibitorii PARP exercită un beneficiu terapeutic (de exemplu, reducerea dimensiunii infarctului sau îmbunătățirea funcției organelor). Există, de asemenea, date observaționale care demonstrează activarea PARP în probele de țesut uman. În aceste indicații de boală, supraactivarea PARP datorată stresului oxidativ și nitrativ determină necroza celulară și expresia genelor proinflamatorii, ceea ce contribuie la patologia bolii. Pe măsură ce studiile clinice cu inhibitori PARP în diferite forme de cancer progresează, se speră că va fi inițiată o a doua linie de investigații clinice, care vizează testarea inhibitorilor PARP pentru diferite indicații non-oncologice, într-un proces numit „repurposing terapeutic”.

.