研究聚（ADP-核糖） - 合成酶对NAD +类似物的作用

具有白喉毒素同源性（ARTD）的ADP-核糖基转移酶催化ADP-核糖共价添加到不同的受体上，形成单 - 或多（ADP-核糖）化的蛋白质。在确定的18个成员中，只有4个人知道合成复杂的聚（ADP-核糖）生物聚合物。由于其涉及癌症和其他疾病，对这种翻译后修饰的研究很重要。最近，包含不同报道分子修饰的NAD +构件的代谢标记方法刺激并富集了ADP-核糖基化过程的蛋白质组学研究和成像应用。在此，我们比较了不同NAD +的底物范围和适用性用于研究聚合物合成酶ARTD1，ARTD2，ARTD5和ARTD6的类似物。通过改变NAD +修饰的位点和大小，鉴定了每种酶的合适探针。本报告提供了选择用于研究聚（ADP-核糖） - 合成酶的类似物的指南。

关键词： ARTD; 点击化学; NAD + ; 聚（ADP-核糖）; 翻译后修改

具有白喉毒素同源性的ADP-核糖基转移酶[1]（ARTDs），也称为聚（ADP-核糖）聚合酶（PARP），形成18个人类成员的酶家族[2]，通过催化介导它们在细胞稳态中的广泛功能。 ADP-核糖基化[3,4]。这种翻译后修饰在过去十年中得到了相当多的关注[5,6]，并且与肿瘤生物学，氧化应激，炎症和代谢疾病有关[7]。使用NAD +作为底物，ARTD将ADP-核糖共价转移到它们自身或不同的靶上，形成单（ADP-核糖）化的蛋白质。一些ARTD特别能够用额外的NAD +分子延长这些初始单元，以构建称为聚（ADP-核糖）的复杂的高电荷生物聚合物（PAR，图1）。这些聚合物由多达200单位的ADP-核糖组成，每20至50个单体可分支[8-10]。到目前为止，只有四名ARTD成员被发现可以完成PAR的合成，即DNA依赖的ARTD1和ARTD2以及坦克治疗ARTD5和ARTD6 [2,3]。

ARTD1作为创始成员是ARTD中被研究最多的酶，被认为是细胞PAR的主要来源[11]。ARTD1及其最接近的相对ARTD2包含DNA结合结构域，它们的活性受到不同类型DNA断裂的刺激[12]。它们在DNA修复，基因组维持，转录和代谢调节方面发挥作用[11,13]。tankdrases ARTD5和ARTD6也表现出独特的结构域结构，由多个锚蛋白重复序列介导蛋白质 - 蛋白质相互作用[13]。Tankyrases涉及端粒稳态，Wnt /β-连环蛋白信号传导，葡萄糖代谢和细胞周期进展[14]。

已经进行了显着的努力来开发用于在分子水平上研究PARylation的工具和测定法，并且理解所涉及的ARTD的复杂过程和相互作用。最近，NAD +类似物的应用导致了ARTD活性测定和可视化的强大应用[15-18]的发展，PARylation位点和靶标的鉴定[15,19,20]和实时成像[ PAR化过程的21]。

在本报告中，我们系统地比较了四种聚（ADP-核糖） - 合成酶ARTD1，ARTD2，ARTD5和ARTD6的底物范围。为了这个目的，我们测试记者改性NAD +类似物1 - 6（图1中先前在ARTD1施加）催化的ADP核糖基化[15,17,21] 。通过在生物化学分析中对它们进行研究，我们确定了在天然底物存在下广泛接受和竞争性使用的每种酶的修饰位点和大小。通过这种方式，可以获得酶的底物范围和NAD +类似物的适用性的新见解，因此应指导未来的实验。