Den katalytiska domänen är ansvarig för poly (ADP-ribose) polymerisation. Denna domän har ett mycket konserverat motiv som är gemensamt för alla medlemmar i PARP-familjen. PAR-polymer kan nå längder på upp till 200 nukleotider innan de inducerar apoptotiska processer. Bildandet av PAR-polymer liknar bildandet av DNA-polymer från nukleosidtrifosfater. Vid normal DNA-syntes krävs att en pyrofosfat fungerar som utgångsgrupp och lämnar en enda fosfatgrupp som binder samman deoxyribosesocker. PAR syntetiseras med nikotinamid (NAM) som utgångsgrupp. Detta lämnar en pyrofosfat som länkande grupp mellan ribosesocker i stället för enskilda fosfatgrupper. Detta skapar en viss speciell bulk till en PAR-brygga, som kan ha en ytterligare roll i cellsignalering.

Roll vid reparation av DNA-nickarRedigera

En viktig funktion för PARP är att hjälpa till vid reparation av enkelsträngade DNA-nickar. Den binder till platser med enkelsträngsbrott genom sina N-terminala zinkfingrar och kommer att rekrytera XRCC1, DNA-ligas III, DNA-polymeras beta och ett kinas till nick. Detta kallas base excision repair (BER). PARP-2 har visat sig oligomerisera med PARP-1 och är därför också involverad i BER. Oligomeriseringen har också visat sig stimulera den katalytiska aktiviteten hos PARP. PARP-1 är också känd för sin roll i transkription genom remodellering av kromatin genom att PARylera histoner och slappna av i kromatinstrukturen, vilket gör det möjligt för transkriptionskomplex att få tillgång till gener.

PARP-1 och PARP-2 aktiveras av DNA-singelsträngsbrott, och både PARP-1- och PARP-2-nockoutmöss har allvarliga brister i DNA-reparation och en ökad känslighet för alkylerande medel eller joniserande strålning.

PARP-aktivitet och livslängdRedigera

PARP-aktivitet (som huvudsakligen beror på PARP1) mätt i permeabiliserade mononukleära leukocytblodceller från tretton däggdjursarter (råtta, marsvin, kanin, marmoset, får, gris, nötkreatur, svinschimpans, häst, åsna, gorilla, elefant och människa) korrelerar med artens maximala livslängd. Skillnaden i aktivitet mellan de testade arterna med längst livslängd (människa) och kortast livslängd (råtta) var fem gånger större. Även om enzymkinetiken (unimolekylär hastighetskonstant (kcat), Km och kcat/km) för de två enzymerna inte skiljde sig signifikant åt, visade sig människans PARP-1 ha en två gånger högre specifik automodifieringskapacitet än råttans enzym, vilket enligt författarna delvis skulle kunna förklara den högre PARP-aktiviteten hos människor än hos råttor. Lymfoblastoida cellinjer som upprättats från blodprover från människor som var hundraåringar (100 år eller äldre) har betydligt högre PARP-aktivitet än cellinjer från yngre (20-70 år) individer, vilket återigen tyder på en koppling mellan livslängd och reparationsförmåga.

Dessa fynd tyder på att PARP-medierad DNA-reparationsförmåga bidrar till däggdjurs livslängd. Således stöder dessa fynd DNA-skadeteorin om åldrande, som antar att icke reparerad DNA-skada är den underliggande orsaken till åldrande, och att DNA-reparationsförmåga bidrar till livslängd.

Tankyrasernas rollRedigera

Tankyraserna (TNKs) är PARP:er som består av ankyrinrepeatörer, en oligomeriseringsdomän (SAM) och en PARP-katalytisk domän (PCD). Tankyraserna är också kända som PARP-5a och PARP-5b. De har fått sitt namn efter sin interaktion med de telomerassocierade TERF1-proteinerna och ankyrinrepeaten. De kan möjliggöra avlägsnande av telomerashämmande komplex från kromosomändar för att möjliggöra telomerunderhåll. Genom sin SAM-domän och ANKs kan de oligomerisera och interagera med många andra proteiner, såsom TRF1, TAB182 (TNKS1BP1), GRB14, IRAP, NuMa, EBNA-1 och Mcl-1. De har flera roller i cellen, som vesikulär trafikering genom sin interaktion i GLUT4-vesiklar med insulinresponsivt aminopeptidas (IRAP). Den spelar också en roll i mitotisk spindelmontering genom sin interaktion med nuclear mitotic apparatus protein 1 (NuMa), vilket därför möjliggör den nödvändiga bipolära orienteringen. I avsaknad av TNK observeras mitosstopp i pre-anafas genom Mad2 spindelkontrollpunkt. TNKs kan också PARsylera Mcl-1L och Mcl-1S och hämma både deras pro- och antiapoptotiska funktion; relevansen av detta är ännu inte känd.

Roll i celldödEdit

PARP kan aktiveras i celler som upplever stress och/eller DNA-skador. Aktiverad PARP kan tömma cellen på ATP i ett försök att reparera det skadade DNA:t. ATP-utarmning i en cell leder till lysis och celldöd (nekros). PARP har också förmågan att framkalla programmerad celldöd genom produktion av PAR, som stimulerar mitokondrier att frigöra AIF. Denna mekanism verkar vara caspasoberoende. Klyvning av PARP av enzymer som caspaser eller kathepsiner inaktiverar vanligtvis PARP. Storleken på klyvningsfragmenten kan ge insikt om vilket enzym som var ansvarigt för klyvningen och kan vara användbart för att avgöra vilken celldödsväg som har aktiverats.

Roll i epigenetisk DNA-modifieringRedigera

PARP-medierad posttranslationell modifiering av proteiner som CTCF kan påverka mängden DNA-metylering vid CpG-dinukleotider (behöver referenser). Detta reglerar de isolerande egenskaperna hos CTCF kan differentiellt markera kopian av DNA som ärvs från antingen det moderliga eller det faderliga DNA:t genom den process som kallas genomisk prägling (behöver korrekturläsning). PARP har också föreslagits påverka mängden DNA-metylering genom att direkt binda till DNA-metyltransferaset DNMT-1 efter att ha fäst poly ADP-ribosekedjor på sig själv efter interaktion med CTCF och påverkat DNMT1:s enzymatiska aktivitet (behöver referenser).

Terapeutisk hämningRedigera

En betydande mängd prekliniska och kliniska data har ackumulerats med PARP-hämmare i olika former av cancer. I detta sammanhang är PARP:s roll i reparationen av enkelsträngiga DNA-brott relevant, vilket leder till replikationsassocierade lesioner som inte kan repareras om homolog rekombinationsreparation (HRR) är defekt, vilket leder till den syntetiska dödligheten hos PARP-hämmare i HRR-defekt cancer. HRR-defekter är klassiskt förknippade med BRCA1- och BRCA2-mutationer i samband med familjär bröst- och äggstockscancer, men det kan finnas många andra orsaker till HRR-defekter. PARP-hämmare av olika typer (t.ex. olaparib) för BRCA-muterad bröst- och äggstockscancer kan därför användas för andra tumörer än dessa om lämpliga biomarkörer kan utvecklas för att identifiera HRR-defekter. Det finns ytterligare flera klasser av nya PARP-hämmare som befinner sig i olika stadier av klinisk utveckling.

En annan betydande mängd data gäller PARP:s roll i utvalda icke-onkologiska indikationer. Vid ett antal allvarliga, akuta sjukdomar (t.ex. stroke, neurotrauma, cirkulatorisk chock och akut hjärtinfarkt) utövar PARP-hämmare terapeutisk nytta (t.ex. minskning av infarktstorleken eller förbättring av organfunktionen). Det finns också observationsdata som visar på PARP-aktivering i mänskliga vävnadsprover. I dessa sjukdomsindikationer driver PARP-överaktivering på grund av oxidativ och nitrativ stress cellnekros och proinflammatoriskt genuttryck, vilket bidrar till sjukdomspatologin. I takt med att de kliniska prövningarna med PARP-hämmare mot olika former av cancer fortskrider, hoppas man att en andra linje av kliniska undersökningar, som syftar till att testa PARP-hämmare för olika icke-onkologiska indikationer, kommer att inledas i en process som kallas ”therapeutic repurposing”

.