Блог

Sep 13, 2023

Серин АДФ

Том «Природные коммуникации»

Nature Communications, том 14, Номер статьи: 3200 (2023) Ссылаться на эту статью

9 Альтметрика

Подробности о метриках

В ответной реакции на повреждение ДНК млекопитающих передача сигналов ADP-рибозилирования имеет решающее значение для маркировки участков повреждения ДНК, а также для рекрутирования и регуляции факторов восстановления. В частности, комплекс PARP1:HPF1 распознает поврежденную ДНК и катализирует образование связанных с серином меток ADP-рибозилирования (моно-Ser-ADPr), которые расширяются до полимеров ADP-рибозы (поли-Ser-ADPr) только с помощью PARP1. Poly-Ser-ADPr реверсируется PARG, а концевой моно-Ser-ADPr удаляется ARH3. Несмотря на его значимость и очевидную эволюционную консервативность, мало что известно о передаче сигналов ADP-рибозилирования у немлекопитающих Animalia. Присутствие HPF1, но отсутствие ARH3 в геномах некоторых насекомых, включая виды Drosophila, поднимает вопросы относительно существования и обращения серин-АДФ-рибозилирования у этих видов. Здесь мы показываем с помощью количественной протеомики, что Ser-ADPr является основной формой ADP-рибозилирования в ответе на повреждение ДНК Drosophila melanogaster и зависит от комплекса dParp1: dHpf1. Более того, наши структурные и биохимические исследования открывают механизм удаления моно-Ser-ADPr дрозофилой Parg. В совокупности наши данные показывают, что Ser-ADPr, опосредованный PARP: HPF1, является определяющим признаком DDR у Animalia. Поразительная консервативность в этом царстве предполагает, что организмы, несущие только основной набор ферментов, метаболизирующих ADP-рибозил, такие как Drosophila, являются ценными модельными организмами для изучения физиологической роли передачи сигналов Ser-ADPr.

АДФ-рибозилирование (ADPr) представляет собой посттрансляционную модификацию белков, которая влечет за собой перенос фрагментов АДФ-рибозы от НАД+ на целевой белок. Он участвует в регуляции широкого спектра клеточных процессов, таких как восстановление ДНК, регуляция транскрипции, иммунитет и микробный метаболизм, среди прочего1,2,3,4. Единицы АДФ-рибозы могут быть присоединены к различным боковым цепям аминокислот, среди прочих, с кислотной (Glu/Asp), основной (Arg/Lys), гидроксильной (Ser/Tyr) и тиоловой (Cys) функциональностью2,5. Некоторые авторы, такие как PARP1, PARP2 и танкираза1/2 (также называемые PARP5a/b), могут расширить первоначальную модификацию, известную как моно(АДФ-рибозилирование) (MARylation), и создать линейные или разветвленные полимеры АДФ-рибозы, известные как поли(АДФ-рибозилирование). -рибозилирование) (ПАРилирование)6,7,8.

Связывание PARP1/2 индуцирует PARP1/2-зависимый белок ADPr при разрывах ДНК, что приводит к появлению сигналов ADPr, которые активируют и контролируют различные механизмы реакции на повреждение ДНК (DDR), необходимые для разуплотнения хроматина и рекрутирования факторов репарации4. ,9. Более ранние исследования показали, что PARP1 и PARP2 катализируют модификацию глутамата/аспартата in vitro10, тогда как масс-спектрометрический анализ показал, что серин-ADPr является основным остатком, модифицируемым ADPr во время повреждения ДНК в клетках человека11,12,13,14. Это несоответствие было разрешено с открытием вспомогательного белка, фактора 1 гистона PARylation 1 (HPF1)11,15, который дополняет активный центр PARP1/2, внося субстратсвязывающие и каталитические остатки16,17,18. Кроме того, комплекс PARP1/2:HPF1 также отвечает за менее изученную модификацию остатков тирозина19,20.

ADPr очень динамичен и должен строго регулироваться из-за связанных с этим высоких затрат энергии. Следовательно, как только достигается подходящий клеточный ответ, передача сигналов ADPr прекращается, и использованные единицы ADP-рибозы перерабатываются специальными ластиками, которые преобразуют ADP-рибозу в другие нуклеотиды, включая АТФ и НАД+21. Основным ферментом, ответственным за разрушение основной массы цепей PAR, является поли(ADP-рибоза)гликогидролаза (PARG), которая гидролизует ацетальную связь внутри полимера ADP-рибозы, но не может обратить вспять связь белок-рибоза22,23,24. В клетках человека эта специфическая реакция удаления Ser-ADPr осуществляется (ADP-рибозил)гидролазой 3 (ARH3)23,25.