臨床PARP阻害剤によるPARP1およびPARP2のトラップ

PARPの小分子阻害剤は、DNA一本鎖切断（SSB）の修復をブロックする触媒阻害剤として抗腫瘍効果を媒介すると考えられています。ただし、癌細胞におけるそれらの効果に関するPARP阻害剤の作用メカニズムは完全には理解されていません。この研究では、PARP阻害剤が損傷したDNAでPARP1およびPARP2酵素をトラップすることを示しています。閉じ込められたPARP-DNA複合体は、PARPの不活性化によって引き起こされる非過多のSSBよりも細胞毒性が高く、PARP阻害剤はDNAにPARP酵素を閉じ込める毒物として機能すると主張しています。さらに、PARPをトラップする効力は、ニラパリブ（MK-4827）>オラパリブ（AZD-2281）>> veliparib（ABT-888）との阻害剤間で著しく異なり、各薬物の触媒阻害特性と相関していないパターンです。また、特定のDNA修復遺伝子に事前確立された欠失を伴う30の遺伝的に変化した鳥DT40細胞株を使用して、PARP-DNA複合体の修復経路を分析しました。この分析により、相同組換え、治療後修復に加えて、ファンコニ貧血経路、ポリメラーゼβ、およびFEN1が閉じ込められたPARP-DNA複合体の修復に重要であることが明らかになりました。要約すると、我々の研究は、がん治療におけるPARP阻害剤の合理的な適用のための新しい機械的基盤を提供します。

Small-molecule inhibitors of PARP are thought to mediate their antitumor effects as catalytic inhibitors that block repair of DNA single-strand breaks (SSB). However, the mechanism of action of PARP inhibitors with regard to their effects in cancer cells is not fully understood. In this study, we show that PARP inhibitors trap the PARP1 and PARP2 enzymes at damaged DNA. Trapped PARP-DNA complexes were more cytotoxic than unrepaired SSBs caused by PARP inactivation, arguing that PARP inhibitors act in part as poisons that trap PARP enzyme on DNA. Moreover, the potency in trapping PARP differed markedly among inhibitors with niraparib (MK-4827) > olaparib (AZD-2281) >> veliparib (ABT-888), a pattern not correlated with the catalytic inhibitory properties for each drug. We also analyzed repair pathways for PARP-DNA complexes using 30 genetically altered avian DT40 cell lines with preestablished deletions in specific DNA repair genes. This analysis revealed that, in addition to homologous recombination, postreplication repair, the Fanconi anemia pathway, polymerase β, and FEN1 are critical for repairing trapped PARP-DNA complexes. In summary, our study provides a new mechanistic foundation for the rational application of PARP inhibitors in cancer therapy.