ポリADP-リボースポリメラーゼ1による協調性核酸結合1

ポリ（ADP） - リボースポリメラーゼ1（PARP1）は、DNA修復におけるその役割で知られている豊富な核タンパク質でありながら、DNAの複製、転写、およびDNAが損傷を受けていない協調転写スプライシングにも関与しています。したがって、DNAおよびRNAの損傷のない領域に結合することは、PARP1の通常のレパートリーの一部である可能性があります。ここでは、2つの短い一本鎖DNA、一本鎖RNA、および二重鎖DNAへのPARP1結合の分析について説明します。調査では、野生型（WT）の完全長酵素を、触媒ドメイン（∆CAT）または亜鉛指1および2（∆Zn1ΔZn2）を欠く変異体と比較することが含まれていました。3つのタンパク質タイプはすべて、溶液中に単量体特性を示し、一本鎖T20およびU20オリゴヌクレオチドを伴う飽和2：1複合体を形成しました。これらの複合体は、1：1中間体の蓄積なしに形成されました。これは、正の結合協同性を示唆するパターンです。∆CATおよび∆Zn1ΔZn2酵素による結合活性の保持は、触媒ドメインと亜鉛指1および2のいずれも、協調的結合に不可欠ではないことを示唆しています。対照的に、二重鎖19mer DNAをテストした場合、WT PARP1は4：1複合体を形成し、ΔZn1Zn2変異体結合は1：1の化学量論で飽和しました。T20およびU20オリゴヌクレオチドで観察された2：1パターンからのこれらの偏差は、PARPの結合メカニズムが核酸の二次構造によって影響を受ける可能性があることを示しています。私たちの研究は、PARP1：核酸相互作用が核酸の種類と特性に強く依存しており、おそらく細胞内の異なる核酸リガンドに異なる反応をするPARP1の能力を反映していることを示しています。これらの発見は、機能的に汎用性の高いPARP1が、クロマチンとRNA生物学の領域内でどのように多様なオリゴヌクレオチドを認識するかを理解するためのプラットフォームにあります。

Poly (ADP)-ribose polymerase 1 (PARP1) is an abundant nuclear protein well-known for its role in DNA repair yet also participates in DNA replication, transcription, and co-transcriptional splicing, where DNA is undamaged. Thus, binding to undamaged regions in DNA and RNA is likely a part of PARP1's normal repertoire. Here we describe analyses of PARP1 binding to two short single-stranded DNAs, a single-stranded RNA, and a double stranded DNA. The investigations involved comparing the wild-type (WT) full-length enzyme with mutants lacking the catalytic domain (∆CAT) or zinc fingers 1 and 2 (∆Zn1∆Zn2). All three protein types exhibited monomeric characteristics in solution and formed saturated 2:1 complexes with single-stranded T20 and U20 oligonucleotides. These complexes formed without accumulation of 1:1 intermediates, a pattern suggestive of positive binding cooperativity. The retention of binding activities by ∆CAT and ∆Zn1∆Zn2 enzymes suggests that neither the catalytic domain nor zinc fingers 1 and 2 are indispensable for cooperative binding. In contrast, when a double stranded 19mer DNA was tested, WT PARP1 formed a 4:1 complex while the ∆Zn1Zn2 mutant binding saturated at 1:1 stoichiometry. These deviations from the 2:1 pattern observed with T20 and U20 oligonucleotides show that PARP's binding mechanism can be influenced by the secondary structure of the nucleic acid. Our studies show that PARP1:nucleic acid interactions are strongly dependent on the nucleic acid type and properties, perhaps reflecting PARP1's ability to respond differently to different nucleic acid ligands in cells. These findings lay a platform for understanding how the functionally versatile PARP1 recognizes diverse oligonucleotides within the realms of chromatin and RNA biology.