RESUMO
Poly(ADP-ribose)polymerase-1 (PARP-1) is a nuclear, zinc-finger, deoxyribonucleic acid (DNA)-binding protein that detects specifically DNA strand breaks generated by different genotoxic agents. Whereas activation of PARP-1 by mild genotoxic stimuli facilitates DNA repair and cell survival, severe DNA damage triggers different pathways of cell death, including PARP-mediated cell death through the translocation of apoptosis inducing factor (AIF) from the mitochondria to the nucleus. Pharmacological inhibition or genetic ablation of PARP-1 results in a clear benefit in cancer treatment by different mechanisms, including selective killing of homologous recombinationdeficient tumor cells, downregulation of tumor-related gene expression, and decrease in the apoptotic threshold in the cotreatment with chemo- and radiotherapy. We summarize in this review the findings and concepts for the role of PARP-1 and poly(ADP-ribosylation) in the regulation of carcinogenesis and some of the preclinical and clinical data available for these agents, together with the challenges facing the clinical development of these agents (AU)
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Assuntos
Humanos , Animais , Masculino , Feminino , Ensaios Clínicos como Assunto/métodos , Ensaios Clínicos como Assunto , Inibidores Enzimáticos/metabolismo , Inibidores Enzimáticos/uso terapêutico , Neoplasias/tratamento farmacológico , Neoplasias/enzimologia , Poli(ADP-Ribose) Polimerases/metabolismo , Antineoplásicos/uso terapêutico , Apoptose , RadioterapiaRESUMO
Poli (ADP-Ribosa) polimerasa (PARP-1) cataliza la ADP ribosilación de proteínas usando NAD(+) como sustrato. La activación de PARP-1 conduce a la depleción intracelular de NAD(+). El daño por isquemia-reperfusión (IR) induce una activación excesiva de PARP-1 y la muerte celular por consumo masivo de ATP. Nuestra hipótesis de trabajo es que la excesiva expresión tubular de PARP-1 en riñones humanos trasplantados es una de las causas directas de la inducción de necrosis tubular aguda (NTA) y contribuye al retraso de la función renal del injerto. Material y Métodos: Estudiamos 193 biopsias de trasplante renal (95 preimplante biopsia de donante y 98 postrasplante) incluidas en parafina con diferentes grados de NTA y 65 biopsias renales de donante sin NTA. La NTA se estratificó en cuatro grados: ausente (0); leve (1) [50%]. La expresión nuclear de PARP-1 fue evaluada mediante inmunohistoquímica con el kit de polimeros conjugado con peroxidasa MasVision y el anticuerpo anti- PARP-1 (clón PARP01) y valorada semicuantitativamente de 0 a 3. Resultados: La expresión nuclear de PARP-1 antecedió a los cambios morfológicos sugerentes de NTA. Principalmente la inmunotinción se localizó en los núcleos de células tubulares, cuando fue intensa la lesión también apareció en glomérulos (epitelio de la cápsula de Bowman y células endoteliales de capilares glomerulares). La inmunotición fue observable hasta fases finales de la necrosis tubular. La totalidad de las 95 biopsias renales pre-trasplante con NTA grado 1 (86%) o grado 2 (14%) mostraron expresión nuclear de PARP-1 en túbulos. Las 98 biopsias postrasplante con NTA mostraron expresión más intensa de PARP-1 [grado 2 (45%), grado 3 (25%)]. El grado de NTA se correlacionó significantivamente con la expresión de PARP- 1(r=0,565, p=0,0001, test de Pearson), con una expresión media 2,74±0,45 en los casos de NTA severa frente a 1,94±0,74 en los casos de NTA leve y 0,29±0,45 en los casos sin NTA (p=0,0001, test ANOVA de una vía). En conclusión, PARP-1 está vinculado a la inducción de NTA y desempeña un papel importante en el comportamiento de la función precoz del injerto renal ya que está correlacionada significativamente con el tiempo en recuperar la diuresis eficaz (r=0,578, p=0,0001, test de Pearson) y con los niveles séricos de creatinina en el momento de la biopsia (r=0,649), y a los 3 meses (r=0,363, p=0,0001, test de Pearson) pero no a los 6 y 12 meses postrasplante
Poly (ADP-Ribose) Polymerase (PARP-1) catalyzes ADP-ribosylation of proteins using NAD(+) as substrate. Its overactivation leads to massive NAD+ consumption and ATP depletion. The ischemia/reperfusion injury (IR) induces PARP-1 overactivation and leads to cellular necrosis by massive ATP consumption. Our working hypothesis was that massive PARP-1 tubular expression in allograft human kidneys are a direct cause of acute tubular necrosis (ATN) and contribute to delay in early recovery of renal function (RRF) of the transplanted organ. Material and Methods:A total of 193 paraffin embedded renal allograft biopsies (95 pre-implant donor biopsies and 98 post-implant) with several ATN degrees, and 65 control renal biopsies from donors without ATN were studied. ATN degree was classified as: Absence (0); mild (1) [50%]. Nuclear expression of PARP-1 in tubular cells was evaluated by immunohistochemistry using polymer-conjugate MasVision kit and the monoclonal antibody anti-PARP-1 (clone PAR01). It was semiquantitatively determined, and scored from 0 to 3. Results: The nuclear PARP-1 preceded the morphological features of ATN. Immunostaining was located mainly in tubular cells nuclei, in cases of intense injury also was observed in glomeruli (capillary endothelial cells and epithelial cells of Bowmans capsule). Immunostaining was observed until advanced ATN condition. All 95 pre-transplant renal biopsies with ATN degree 1 (86%) or degree 2 (14%) showed tubular nuclei PARP-1 expression. The 98 post-transplant biopsies with ATN showed more intense expression of PARP-1 [degree 2 (45%), degree 3 (25%)]. Statistically significant relationship between ATN degree and PARP-1 expression was found (r=0.565, p=0.0001, Pearson test), with a mean expression of 2.74±0.45 in sever ATN cases versus 1.94±0.74 in mild ATN cases, and 0.29±0.45 in non-ATN cases (p=0.0001, one way ANOVA test). In conclusion, PARP-1 are linked to induction of ATN, and plays an important role in early graft renal function. This fact is indicated by the stati! stically significant relation with delay in total RRF (r=0.578, p=0.0001, Pearson test), creatinine serum levels at biopsy time (r=0.649) and at 3 months (r=0.363, p=0.0001, Pearson test), but not at 6 or 12 months post-transplant
Assuntos
Humanos , Poli(ADP-Ribose) Polimerases/metabolismo , Necrose Tubular Aguda/enzimologia , Poli(ADP-Ribose) Polimerases/farmacologia , Necrose Tubular Aguda/patologia , Rim/enzimologia , Rim/patologia , Transplante de Rim , Imuno-Histoquímica/métodosRESUMO
Excessive expression of pro-inflammatory genes in response to different stimuli is a hallmark of the inflammatory response. The study of the molecular events involved in the cell signaling pathways induced by these stimuli could be of extreme importance for controling inflammation. Recently, it has been suggested that the nuclear enzyme poly (ADPribose) polymerase-1 (PARP-1) might play a significant role in the regulation of the inflammatory response. PARP-1 is a DNA-binding protein that specifically detects DNA-strand breaks or nicks and, using NAD+ as a substrate, synthesises and transfers ADP-ribose onto several nuclear proteins. A considerable number of studies on either PARP-1 deficient mice or PARP inhibitors have revealed that the inactivation of PARP-1 improves the outcome of a variety of pathophysiological conditions associated with an exacerbated tissue or systemic inflammation. Diff e rent mechanisms have been proposed to explain the role of PARP-1 in the inflammatory response. After an inflammatory stress, diff e rent cell types activate a massive synthesis of nitric oxide, which is in turn converted into a genotoxic derivative, peroxynitrite. Rapid DNA single-stranded breaks are induced by peroxynitrite, leading to overactivation of PARP-1, NAD+ consumption and consequently depletion of cellular energy resulting in cell dysfunction or necrosis. PARP-1 has also been implicated in the transcriptional activity regulation of several eukary otic genes. PARP-1 might modulate gene expression through diff e rent mechanisms: (i) physical interactions with other proteins, specially transcription factors; (ii) direct binding to the gene-regulating sequences; and (iii) transient posttranslational modifications of nuclear proteins by poly (ADP-ribosyl) ation (AU)
La respuesta inflamatoria se caracteriza por una expresión exacerbada de genes pro-inflamatorios en respuesta a diferentes estímulos. El estudio de los mecanismos moleculares involucrados en las rutas de señalización inducidas por estos estímulos, es muy importante para tratar de controlar los procesos inflamatorios. Recientemente, se ha sugerido que la enzima muclear poli-(ADP-ribosa) polimerasa (PARP-1), puede jugar un papel muy importante en la regulación de la respuesta inflamatoria. PARP-1 es una proteína de unión al ADN que detecta de forma específica roturas en el ADN y, utilizando NAD+ como sustrato, sintetiza y transfiere ADPribosa a otras proteínas nucleares. Numerosos estudios, utilizando ratones deficientes en PARP-1 o animales tratados con inhibidores de PA R P, han demostrado que la inactivación de PARP-1 mejora la respuesta del animal a una variedad de procesos fisiopatológicos asociados con inflamación tisular o sistémica. Se han propuesto diferentes mecanismos para explicar el papel jugado por PARP-1 en la respuesta inflamatoria. Tras un proceso inflamatorio, diferentes tipos celulares activan la síntesis de óxido nítrico, el cual da lugar a peroxinitrito, un derivado genotóxico. El daño en el ADN inducido por el peroxinitrito da lugar a una sobre-activación de PA R P - 1, consumo de NAD+ y el consiguiente agotamiento energético que conduce a la alteración celular y necrosis. PARP-1 se ha implicado también en la regulación de la actividad transcripcional de genes eucarióticos. PA R P - 1 puede modular la expresión génica mediante diferentes mecanismos: (i) interacción física con otras proteínas, especialmente factores de transcripción; (ii) unión directa a secuencias reguladoras del gen; y (iii) modificación de proteínas nucleares mediante poli-ADP-ribosilación (AU)
