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.2012年5月11日；336(6082):728-32.
doi:10.1126/science.1216338。

人PARP-1对DNA损伤依赖性聚ADP核糖基化的结构基础

Marie-France Langelier公司 1, 杰米·普朗克, 斯瓦蒂·罗伊, 约翰·帕斯卡
附属公司

人PARP-1对DNA损伤依赖性聚ADP核糖基化的结构基础

Marie-France Langelier公司等。 科学类. .

摘要

聚（ADP-核糖）聚合酶-1（PARP-1）（ADP，二磷酸腺苷）具有模块化结构域结构，通过一种鲜为人知的机制将DNA损伤检测与聚（ADP-核糖基）化活性耦合起来。在这里，我们报告了DNA双链断裂复合物的晶体结构，该复合物具有激活所必需的人类PARP-1结构域（Zn1、Zn3、WGR-CAT）。PARP-1作为单体与DNA结合，与DNA损伤的相互作用将PARP-1结构域组织成折叠构象，这可以解释对自修饰的强烈偏好。Zn1、Zn3和WGR域共同与DNA结合，形成一个域间接触网络，将DNA损伤界面与催化域（CAT）连接起来。DNA损伤诱导的PARP-1构象导致结构畸变，从而破坏CAT的稳定性。我们的结果表明，CAT蛋白动力学的增加是PARP-1依赖于DNA的激活机制的基础。

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数字

图1
图1。PARP-1/DNA晶体结构概述
（A）人体PARP-1的模块化域体系结构。（B）使用所示域组合对PARP-1 DNA依赖性自修饰进行比色分析（另请参见图S1 A、B）。（C）PARP-1/DNA结构的表面表征。（D）90°旋转应用于中的视图C类.（E）使用Zn2和BRCT的结构（PDB代码分别为3odc 2cok）手动将Zn2域和BRCT域定位在PARP-1/DNA结构上。箭头强调AD和CAT的接近程度。
图2
图2。PARP-1形成多结构域DNA结合界面
Zn1、Zn3和WGR共同与DNA形成界面。（A）突出显示了关键的Zn1–、Zn3–和WGR–DNA接触。（B）PARP-1与DNA接触的示意图。
图3
图3。DNA诱导的畴间接触对DNA依赖性PARP-1激活至关重要
（A）与DNA结合的Zn1和Zn3的表面表征。为了清楚起见，省略了WGR和CAT。（B）Zn1碱基堆积环、Zn3延伸环和端接5'的DNA链构成WGR的结合位点。（C）Zn1–WGR–HD接口。（D）HD-WGR–Zn3接口。（E）Zn3–Zn1接口。针对诱变的残留物贴上标签（黄色）。在非活性突变体（20）的随机筛选中确定的残留物被标记为（绿色）。（F）DNA依赖性PARP-1自修饰活性的SDS-PAGE分析。由于PAR的共价加成，WT和所示突变体的迁移发生了变化。
图4
图4。HD结构的畸变调节PARP-1的催化活性
（A）没有DNA和调控域的CAT结构的Cα痕迹（PDB代码1a26；蓝色），以及PARP-1/DNA结构中的CAT（黄色/棕色）。（B）Leu698和Leu701对分离CAT（蓝色）HD疏水内部的贡献及其在PARP-1/DNA结构中的重新定位（黄色，带绿色侧链）的详细视图。（C）CAT在PARP-1/DNA复合物中的带状表达。突变后的残留物画成粉红色并标记为：HD内部疏水核心（白色），HD外部（黑色）。NAD的地位+建模以供参考。（D）DNA-非依赖性PARP-1自身修饰的放射分析32P-NAD基因+.（E）DNA-非依赖性PARP-1自修饰的比色分析。数值表示时间过程实验的90分钟时间点的量化（图S7），是三个独立实验的平均值以及相关的标准偏差。（F）通过差示扫描荧光法获得的PARP-1突变体的相对热稳定性。热稳定性变化（ΔTM（M）)计算结果如图所示。（G）DNA结合时热稳定性的相对变化。ΔTM（M）计算结果如图所示。
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