Molekularer Mechanismus der Poly(ADP-Ribosyl)ierung durch PARP1 und Identifizierung von Lysinrest als ADP-Ribose-Akzeptorstellen

Die Poly(ADP-Ribose) Polymerase 1 (PARP1) synthetisiert Poly(ADP-Ribose) (PAR) unter Verwendung von Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid (NAD) als Substrat. Trotz intensiver Forschung zu den zellulären Funktionen von PARP1 ist der molekulare Mechanismus der PAR-Bildung nicht umfassend verstanden worden. In dieser Studie klären wir die molekularen Mechanismen der Poly(ADP-Ribosyl)ierung und identifizieren PAR-Akzeptorstellen. Die Erzeugung verschiedener Chimären-Proteine zeigte, dass die aminoterminalen Domänen von PARP1, PARP2 und PARP3 eng mit ihren entsprechenden katalytischen Domänen zusammenarbeiten. Die DNA-abhängige Interaktion zwischen der aminoterminalen DNA-Bindungsdomäne und der katalytischen Domäne von PARP1 erhöhte V(max) und verringerte K(m) für NAD. Darüber hinaus zeigen wir, dass Glutaminsäurereste im Auto-Modifikationsbereich von PARP1 für die PAR-Bildung nicht erforderlich sind. Stattdessen identifizieren wir einzelne Lysinreste als Akzeptorstellen für ADP-Ribosylierung. Insgesamt liefern unsere Ergebnisse neuartige mechanistische Einblicke in die PAR-Synthese mit erheblicher Relevanz für die unterschiedlichen biologischen Funktionen der PARP-Familienmitglieder.