Поли(ADP (АДФ)-рибозилирование

Поли(АДФ-рибозил)ирование представляет собой реакцию посттрансляционной модификации белков. В результате этого процесса остатки АДФ-рибозы , связываясь с белками-акцепторами, формируют разветвленный полимер (см. обзор Gaal and Pearson, 1985 ). Первый остаток АДФ-рибозы присоединяется к гамма-карбоксильной группе глутаминовой кислоты белка-акцептора (в качестве акцепторов поли(АДФ-рибозы) может выступать целый ряд ассоциированных с хроматином белков, включая, гистоны, топоизомеразы, ДНК-лигазы, ДНК-полимеразы и саму поли(АДФ-рибоза)-полимеразу (см. также обзор D'Amours et. al., 1999 )), а последующие связываются за счет гликозидных (1''-2')-, реже (1'''-2'')-связей. При этом и образуется прикрепленный к белку ковалентной связью разветвленный полимер, содержащий до 200 звеньев. Присоединение каждого остатка АДФ-рибозы к полимеру сопровождается образованием молекулы никотинамида (НА) . Последний включается в реакции ресинтеза НАД , протекающие непосредственно в ядре. (Суммарная реакция синтеза поли(АДФ-рибозы) выглядит следующим образом: n*НАД + белок переходит в белок~(АДФ-рибоза)n + n*НА).

Синтез поли(АДФ-рибозы) локализован в ядре, его осуществляет фермент поли(АДФ-рибоза)-полимераза (ПАРП) , ( EC 2.4.2.30 ). Этот фермент найден у всех представителей эукариот, но не обнаружен в дрожжах и прокариотах. Высокую каталитическую активность фермент проявляет только в присутствии двухцепочечной ДНК, содержащей свободные концы или однцепочечные разрывы. ПАРП является конститутивным ферментом, характеризующимся высоким уровнем экспрессии во всех типах клеток: на одну клетку приходится (0,2-2,0)х10 в степени 6 молекул ПАРП.

Молекула ПАРП состоит из трех основных доменов: N-концевого ДНК-связывающего домена (42 кД); С-концевого НАД-связывающего (каталитического) домена (55 кД) и расположенного в средней части молекулы аутомодифицируемого домена (16 кД). Взаимодействие между доменами проявляется при функционировании ПАРП ( рис. 1 ). (Более подробно см. далее в главе " ПОЛИ(АДФ-РИБОЗА)-ПОЛИМЕРАЗА: СТРУКТУРА ").

При возникновении однонитевых разрывов ДНК в результате ее повреждения ПАРП может связаться с ДНК за счет так называемых "цинковых пальцев", расположенных в ДНК-связывающем домене.

Образование комплекса ПАРП-ДНК приводит к активации каталитической функции фермента, НАД связывается с активным центром, расположенным в каталитическом домене, и вступает в реакцию. Помимо белков, находящихся вблизи комплекса фермента с ДНК, ПАРП способна АДФ-рибозилировать аминокислотные остатки, находящиеся в аутомодифицирумом домене. Как только степень аутомодификации достигает некоторого критического уровня, комплекс фермента с ДНК распадается, и ПАРП снова переходит в неактивное состояние.

Возвращение ПАРП в исходную немодифицированную форму осуществляет фермент поли(АДФ-рибоза)-гликогидролаза .

Вопрос о функциональной роли ПАРП до сих пор остается нерешенным, хотя и существует целый ряд гипотез (см. обзор D'Amours et al., 1999 ). Обнаружение феномена активации ПАРП разрывами ДНК явилось предпосылкой для исследования роли этого фермента в процессах репарации повреждений ДНК. Позже было показано, что помимо репарации ДНК ПАРП может быть вовлечена в процессы экспрессии и амплификации генов, дифференцировки, злокачественной трансформации клеток и в апоптоз. В экспериментах на клеточных линиях с нокаутированным геном ПАРП выяснилось, что этот фермент не является необходимым фактором в процессах репарации и апоптоза ( De Murcia et al., 1997 ). В то же время обнаружено, что ПАРП препятствует рекомбинации ДНК, стимулируемой генотоксическими агентами ( Wang et al., 1997 ). Эти данные, наряду с некоторыми другими, формируют представление о ПАРП как факторе, участвующем в поддержании целостности и стабильности генома. Актин фибриллярный: Структура

Ссылки:

Все ссылки