Le travail de PARP1 consiste à surveiller le génome :lorsqu'il détecte des cassures ou des lésions dans l'ADN, il ajoute une molécule appelée ADP-ribose à des protéines spécifiques, qui agissent comme une balise pour recruter d'autres protéines qui réparent la cassure. Les nouveaux résultats, publiés dans Nature Structural &Molecular Biology , sont la première preuve que PARP1 agit également sur l'ADN télomérique, ouvrant de nouvelles voies pour comprendre et améliorer les thérapies anticancéreuses inhibant PARP1.

"Personne ne pensait que l'ADP-ribosylation de l'ADN était possible, mais des découvertes récentes remettent en question ce dogme", a déclaré Roderick O'Sullivan, Ph.D., professeur agrégé de pharmacologie moléculaire Pitt et chercheur à l'UPMC Hillman. "PARP1 est l'une des cibles biomédicales les plus importantes pour la recherche sur le cancer, mais on pensait que les médicaments ciblant cette enzyme n'agissaient que sur les protéines. Maintenant que nous savons que PARP1 modifie également l'ADN, cela change la donne car nous pouvons potentiellement cibler cet aspect de PARP1. biologie pour améliorer les traitements contre le cancer."

Dans les cellules normales, les lésions génomiques se produisent naturellement lors de la réplication de l’ADN lorsqu’une cellule se divise, et PARP1 joue un rôle important dans la correction de ces erreurs. Mais alors que les cellules saines disposent d'autres voies de réparation de l'ADN sur lesquelles s'appuyer, les cancers déficients en BRCA, qui comprennent de nombreuses tumeurs du sein et de l'ovaire, dépendent fortement de PARP1 car ils manquent de protéines BRCA, qui contrôlent la forme la plus efficace de réparation de l'ADN appelée réplication homologue.

"Lorsque les cellules cancéreuses ne peuvent pas fabriquer les protéines BRCA, elles deviennent dépendantes des voies de réparation dans lesquelles PARP1 est impliqué", a déclaré O'Sullivan. "Ainsi, lorsque vous inhibez PARP1, qui est le mécanisme de plusieurs médicaments anticancéreux approuvés, les cellules cancéreuses n'ont aucune voie de réparation disponible et elles meurent."

Bien que les scientifiques aient découvert le rôle de PARP1 dans l'ADP-ribosylation des protéines il y a environ 60 ans, O'Sullivan et son collaborateur, Ivan Ahel, Ph.D., professeur à la Sir William Dunn School of Pathology de l'Université d'Oxford et expert en PARP1, J'avais le pressentiment qu'il y avait encore beaucoup à apprendre sur cette enzyme et son rôle dans les cellules.

O'Sullivan et son équipe, dirigée par Anne Wondisford, Ph.D., étudiante diplômée du programme de formation des médecins scientifiques de Pitt, ont d'abord comparé les cellules humaines normales à celles déficientes en PARP1. En utilisant des anticorps spéciaux qui se lient à l'ADP-ribose et à des sondes spécifiques aux télomères, ils ont découvert que l'ADP-ribose s'attache à l'ADN télomérique dans les cellules normales mais pas dans les cellules déficientes en PARP1, montrant que cette enzyme est responsable de l'ADP-ribosylation de l'ADN. /P>

Ensuite, ils ont comparé les cellules normales avec celles déficientes en une autre enzyme appelée TARG1, qui élimine l’ADP-ribose. En l'absence de TARG1, l'ADP-ribose s'accumule au niveau des télomères, entraînant une perturbation de la réplication des télomères et un raccourcissement prématuré des télomères.

Pour montrer que ces défauts des télomères étaient dus à une modification de l'ADN télomérique, O'Sullivan et son équipe ont pris des enzymes bactériennes qui fonctionnent de manière similaire à PARP1 et les ont introduites dans des cellules humaines.

"Nous avons utilisé un système de guidage pour diriger les enzymes afin qu'elles ajoutent de l'ADP-ribose uniquement au niveau des télomères et nulle part ailleurs dans le génome", a déclaré O'Sullivan. "Nous avons découvert que si nous chargeons les télomères avec de l'ADP-ribose, leur intégrité est considérablement altérée et cela peut tuer la cellule en quelques jours."

O'Sullivan émet l'hypothèse que l'ADP-ribose affecte l'intégrité des télomères en perturbant une structure protectrice appelée Shelterin qui protège les télomères, mais des recherches supplémentaires sont nécessaires pour le confirmer.

"Le ciblage de PARP1 a été une grande réussite pour le traitement du cancer, mais certains patients développent une résistance aux inhibiteurs de PARP1", a déclaré O'Sullivan. "Je suis enthousiasmé par cette étude car nous avons découvert quelque chose de nouveau sur la biologie de PARP1, qui génère toute une série de nouvelles questions qui pourraient nous aider à développer de nouvelles approches pour cibler PARP1 ou à affiner les thérapies dont nous disposons déjà. Nous avons raison. au début de quelque chose d'excitant, et il y a encore beaucoup à explorer."

Les autres auteurs de l'étude étaient Sandra Schamus-Haynes, Ragini Bhargava Ph.D. et Patricia Opresko, Ph.D., toutes de Pitt et UPMC ; Junyeop Lee et Jaewon Min, Ph.D., tous deux de l'Université Columbia ; Robert Lu, Ph.D., et Hilda Pickett, Ph.D., tous deux de l'Université de Sydney ; et Marion Schuller, D.Phil., et Josephine Groslambert, toutes deux de l'Université d'Oxford.