分享一篇发表在ACS Chemical Biology上的文章，题目为“Regulatory and Catalytic Domains of Poly(ADP-ribose) Polymerases Cross-Complement for DNA-Break -Dependent Allosteric Stimulation of Catalytic Activity”。通讯作者是来自印度理工学院的Rajakumara Eerappa教授，他们课题组的主要研究方向为生物技术与结构生物学。

PARP在真核生物中广泛存在，是一类多功能蛋白质翻译后修饰酶。它通过识别结构损伤的DNA片段而被激活，被认为是DNA损伤的感受器。它能对许多核蛋白进行聚腺苷二磷酸核糖基化修饰；同时，它还是细胞凋亡核心成员caspase的切割底物，在多种生命过程中起到重要作用。

PARP主要由调节结构域与催化结构域组成。调节结构域中可能存在锌指结构与富含Trp-Gly-Arg的结构，其功能为结合受损的DNA，并将信号传递至催化结构域。催化结构域主要由HD与ART两个区域构成，HD区域阻止辅因子NAD+进入ART区域，而来自调节结构域的结合信号可以解除这种自抑制，ART区域则负责催化翻译后修饰过程。不同真核生物中的PARP具有一定的结构差异，每种PARP蛋白的调节结构域也不尽相同，然而其催化结构域却是高度保守的。本文作者推测，不同物种与不同的PARP之间的调节结构域差异可能标志着其不同的催化活性与适应底物，因此作者将来自人、拟南芥与橙色滑柱菌（Herpetosiphon aurantiacus）的四种PARP的调节结构域与催化结构域分别表达，将其两两配对混合，探究其催化活性与对不同类型断裂DNA的响应程度。

作者首先以hPARP2为例，将其调节结构域与催化结构域分别表达，并1：1混合，探究其在不同条件下是否具有催化活性。研究发现，在加入辅因子NAD+与断裂DNA后，该蛋白的CAT结构域均可以表现出一定的催化活性，可以催化自身（催化结构域）与调节结构域的翻译后修饰。这说明即使两个结构域不表达在一条肽上，其依然可以形成有催化功能的复合体并执行催化功能。

在此之后，作者将四种不同的PARP的两个结构域分别表达，再两两配对探究其催化活性，结果显示，不同的搭配可能使CAT结构域产生不同的催化能力，并且作者在其中挑选出了两种催化能力优于初始PARP蛋白本身的组合，其有望成为在体外进行翻译后修饰的工具。

本文作者：JT

责任编辑：TZS

DOI：10.1021/acschembio.4c00582

原文链接：https://doi.org/10.1021/acschembio.4c00582