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PARP1

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导读
PARP1的主要功能通常被描述为4个方面:①DNA碱基切除修复(base excision repair,BER);②抑制受损DNA的转录;③耗尽细胞中的能量,导致细胞凋亡;④参与部分基因的转录调控。研究发现,PARP1功能缺失会提高乳腺癌、肺癌等癌症的发病率。同时,作为药物研究的靶点,PARP1抑制剂与部分导致DNA损伤的杀死癌细胞药物配伍使用,可有效提高药物杀死癌细胞的效率。 基因结构 ...
PARP1的主要功能通常被描述为4个方面:①DNA碱基切除修复(base excision repair,BER);②抑制受损DNA的转录;③耗尽细胞中的能量,导致细胞凋亡;④参与部分基因的转录调控。研究发现,PARP1功能缺失会提高乳腺癌、肺癌等癌症的发病率。同时,作为药物研究的靶点,PARP1抑制剂与部分导致DNA损伤的杀死癌细胞药物配伍使用,可有效提高药物杀死癌细胞的效率。

基因结构

PARP1(又简写为ADPRT)全称poly (ADP-ribose) polymerase family, member 1,中文名为多聚ADP核糖转移酶。PARP1基因位于第1号染色体1q41-q42位置,全长47,399bp,共有25个外显子,mRNA长3,861nt,编码由1,014个氨基酸残基组成的蛋白质。

基因分子生物学功能

    PARP1基因编码多聚ADP核糖转移酶。这种酶通过聚ADP核糖基化反应修正多种核蛋白基因突变。这种修正以DNA为基础,参与多种重要的细胞活动,例如分化、增殖、肿瘤转移等。同时也参与分子水平的活动,例如修复DNA受损等等。

    PARP1通常用于修补DNA的单个碱基断裂(一种常见的自发性DNA损伤)。单个碱基断开是时常发生的DNA损伤,未修复的单个碱基断裂对细胞并无大害。然而,当这些断裂的碱基作为DNA副本被转录或者复制时就会破坏和损伤DNA。PARP1的激活能促进DNA碱基切除修复(BER)以及抑制转录因子与DNA单链的结合。从而起到抑制受损DNA被转录以及DNA修复作用。

DNA损伤的修复与多聚ADP核糖转移酶(PARP1)的功能被激活有关,PARP1的作用是帮助DNA修复和调节转录,它能催化烟酰胺腺嘌呤二核苷酸转化为烟酰胺和多聚ADP-核糖。当DNA发生断裂时,PARP1会与DNA链断裂处相结合,启动BER。

参与的通路

    PARP1承担了目标细胞中80~90%的ADP核糖基化反应。PARP1促进一些目标蛋白质稳定性、活性以及DNA结合能力的改变。这些蛋白包括p53、waf-1、 XRCC1、DNA ligase III、 histones、DNA-polymerase-ε、DNA-PKC、Ku70、NF-κB、XPA、iNOS和telomerase。这些目标蛋白都与DNA修复活动有关,起到维持遗传物质完整性的作用。更为重要的是,PARP1与XRCC1、DNA-polymerase-ε、DNA ligase III共同参与BER通路,而BER是受损DNA的主要修复途径之一(图1)。


                                                                              激活PARP1的两种后果

基因对疾病发生的影响

    PARP1是一种高丰度核蛋白,人类的PARP1有三个蛋白结构域,其中包括一个DNA结合区域。如图2,当DNA受损时,PARP1立刻结合到DNA断裂链,通过共价作用修改各种参与DNA修复作用的蛋白的属性,同时通过自身核糖基化作用,脱离DNA链,让其他DNA修复蛋白与DNA链断裂点结合,进行修复。当DNA受损过于严重时,PARP1能起到消耗细胞中烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,NAD)和ATP的作用,同时停留在DNA链断裂处,阻止其他DNA修复蛋白进行修复,启动细胞死亡路径。这也就是说,在某个细胞DNA受损过于严重的情况下,PARP1还能起到导致细胞死亡的作用,从而避免受损的DNA继续被复制[1, 2]。

    另有其他的研究证实,PARP1能与DNA转录启动因子SPA1结合,通过这个途径,可以抑制转录的进行,进而调控基因的转录,并且可以在DNA未修复情况下引发调亡。
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