PARP (ПАРП): участие в процессах клеточной гибели (апоптозе)
Апоптоз , или программируемая клеточная гибель, - это биологический процесс, играющий важную роль на ранних стадиях развития, в поддержании клеточного гомеостаза , в патологических состояниях, таких как нейродегенеративные и опухолевые заболевания .
Апоптоз может возникать в ответ на множество различных стимулов: повреждения ДНК и удаление ростовых факторов , активациия специфических рецепторов, таких как СD95 или рецепторов фактора некроза опухоли (ФНО) . Морфологически эта форма клеточной гибели характеризуется образованием пузырьков в клеточной мембране, уменьшением размеров клетки, конденсацией хроматина, фрагментацией ДНК, заканчивающимися распадом клетки на фрагменты, ограниченные мембраной (апоптотические тельца). Все больше появляется доказательств, что ведущую роль в апоптозе играют ферменты семейства каспаз , или цистеиновых протеаз .
В цитоплазме каспазы находятся в виде проферментов, которые затем расщепляются на большую и малую субъединицы для образования активного фермента. ПАРП является субстратом для каспаз семейства каспазы 3 . Кауфман с сотр. ( Kaufmann et al, 1993 ) было показано, что ПАРП расщепляется каспазами на ранней стадии апоптоза, при этом ДНК-связывающий домен отделяется от каталитического домена каспазой 3, образуется два фрагмента - 85 кДа и 24 кДа ( Walton et al., 1999 ), и фермент инактивируется. ДНК-связывающий домен необратимо связывает межнуклеосомную ДНК в апоптотических клетках. Это делает процесс апоптоза необратимым, т.к. домен прекращает доступ ферментов репарации к месту повреждения ДНК. Расщепление ПАРП наблюдается при всех формах апоптоза, но при ингибировании Bcl-2 и каспаз, расщепление ПАРП также блокируется. Это подтверждает, что для эффективного выполнения апоптотической программы необходимо инактивировать ПАРП.
Ингибирование каспазной активности может перевести клетку из состояния апоптоза в состояние некроза , другой формы клеточной гибели, часто возникающей при недостатке АТФ , например, при ишемии . Сверхактивация ПАРП необратимо понижает уровень АТФ в клетке и вызывает некротическую гибель. Поэтому индукция апоптоза защищает организм от некроза тканей , а инактивация апоптоза может оказаться решающей для исхода многих патологических процессов.
Во многих патологиях, таких, как воспаление , ишемический инсульт , инфаркт миокарда , некроз является преобладающим типом клеточной гибели. Следовательно, лекарственные препараты, ингибирующие ПАРП , могут оказать терапевтическое действие. На животных моделях ингибирование ПАРП лекарственными препаратами уменьшает повреждение тканей, связанное с ишемическим инсультом и инфарктом миокарда ( Ha and Snyder, 1999 ).
Интересно, что ПАРП расщепляется и во время некроза, хотя эти фрагменты отличаются от таковых в апоптотических клетках и сохраняют биологическую активность в течение длительного времени ( Oliver et al., 1999 ).
Несколько групп ученых установили, что ферментом, расщепляющим ПАРП, является СРР32 ( Nicholson D.W. et al., 1995 , Tewari M. et al., 1995 ). ICE и, по-видимому, другие члены семейства также могут расщеплять ПАРП, однако в концентрациях в 50-100 раз более высоких, чем СРР32. Значение протеазной модификации ПАРП для апоптоза остается не до конца ясным.
