PARP1和PARP2都是聚腺苷二磷酸核糖聚合酶，参与DNA修复和转录调控，通过催化共价连接聚腺苷二磷酸核糖
（PAR）
到靶分子来实现其功能
【1,2】
。两者都能迅速识别DNA断裂，并立即产生PAR信号，以标记DNA损伤的位置。两者在未与DNA断裂结合时都处于自抑制状态，通过与DNA断裂结合，其自抑制的“螺旋结构域”
（HD）
会发生解折叠，从而释放催化活性。辅因子HPF1可以与PARP1和PARP2结合，并引导其优先对丝氨酸残基进行修饰，从而加速PAR信号的产生
【3】
。目前所有FDA批准的PARP抑制剂
（PARPi）
都可以靶向PARP1和PARP2。PARPi通过与NAD
+
结合位点竞争，阻止PARP酶的活性。PARP1具有锌指结构域
（F1-F3）
和BRCA1 C端结构域
（BRCT）
，而PARP2只具有WGR结构域，这导致两者对DNA损伤的识别能力和结合能力存在差异
【4,5】
。PARP1和PARP2对PARPi的响应也存在差异，PARPi对PARP1的影响主要表现为HD的局部骨架动力学变化，而对PARP2 的影响则主要表现为HD内部的细微结构运动。以上发现表明
尽管PARP1和PARP2在结构和功能上存在相似性，但在激活机制方面可能存在独特的机制。
近日，来自美国宾夕法尼亚大学生物化学与生物物理学系的
Ben E. Black
研究团队在
Molecular Cell
杂志发表题为
A PARP2 active site helix melts to permit DNA-damage-induced enzymatic activation
的研究论文，该研究
揭示了PARP2在DNA损伤诱导下的酶活性激活机制。
研究人员使用氢氘交换质谱
（HXMS）
技术探索了PARP2在DNA损伤诱导激活过程中的结构变化。通过分析HXMS数据并结合结构分析和突变实验，研究人员发现PARP2激活机制
与PARP1存在显著差异。首先，研究人员观察到PARP2结合DNA损伤后，WGR域发生HX保护，这与PARP1的行为相似。然而，
PARP2 HD域αE螺旋和ASL区域的HX解保护程度比PARP1更为明显。这表明PARP2在激活过程中需要更大幅度的结构变化。
此外，研究人员还发现HPF1结合对PARP2的影响相对较小，主要导致HD αF螺旋和ASL 区域的HX保护。这与HPF1在PARP1中的作用有所不同，HPF1在PARP1中主要通过与
HD域的接触来影响其活性。
为了进一步研究PARP2激活的机制，研究人员构建了WGR域突变体N116A。该突变体能够结合DNA损伤并导致HD域的解折叠，但由于ASL螺旋未被解折叠，其酶活性仍然受到
抑制。这表明HD解折叠不足以解除PARP2的自抑制，ASL螺旋的解折叠是必需的。
进一步的结构分析表明，PARP2 HD αF螺旋与ASL螺旋之间存在特定的接触，这些接触可以稳定ASL螺旋的结构。I318A突变体破坏了这种接触，导致ASL螺旋的解折叠，从而部分解除了PARP2的自抑制，表明HD接触在维持PARP2 ASL螺旋的稳定性方面发挥着重
要作用。
最后，研究人员发现Olaparib和EB-47能够稳定PARP2 ASL螺旋，这可能与它们直接与 ASL
螺旋结合或限制HD αF螺旋的运动有关，表明ASL螺旋可以作为PARP2特异性PARPi 的潜在靶点。
总之，这项研究
揭示了PARP2激活的独特机制，并强调了HD解折叠和ASL螺旋解折叠在 PARP2激活中的重要作用。这些发现为开发PARP2特异性PARPi提供了新的思路，并有助于深入理解PARP1和PARP2在DNA修复和转录调控中的独立功能。
原文链接：
https://www.cell.com/molecular-cell/abstract/S1097-2765(25)00004-8
制版人：十一
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