Оптимизация получения рекомбинантной поли(АДФ-рибоза) полимеразы 3 человека

PARP3 (Poly(ADP-ribose) polymerase 3), наряду с другими членами семейства PARP – PARP1 и PARP2, является важным фактором репарации ДНК. Специфические функции и молекулярные механизмы действия этого белка изучены недостаточно. Разработка надежного протокола получения PARP3 с высокой чистотой и выходом представляет собой необходимое условие для всестороннего анализа белка, в том числе изучения его связывания с ДНК, ферментативной активности, взаимодействий с другими белковыми факторами, а также структурных исследований. В данной работе представлен модифицированный протокол экспрессии белка PARP3 человека в клетках Escherichia coli и его последующей очистки, позволяющий существенно увеличить выход белка по сравнению с ранее опубликованными методиками.

1. Augustin A., Spenlehauer C., Dumond H., Ménissier-de Murcia J., Piel M., Schmit A.C., Apiou F., Vonesch J.L., Kock M., Bornens M., De Murcia G. PARP-3 localizes preferentially to the daughter centriole and interferes with the G1/S cell cycle progression. J. Cell Sci. 2003;116(8):1551–1562.

2. Vyas S., Chesarone-Cataldo M., Todorova T., Huang Y.H., Chang P. A systematic analysis of the PARP protein family identifies new functions critical for cell physiology. Nat. Commun. 2013;4(1):2240.

3. Luo X., Kraus W.L. On PAR with PARP: cellular stress signaling through poly(ADP-ribose) and PARP-1. Genes Dev. 2012;26(5):417–432.

4. Langelier M.F., Riccio A.A., Pascal J.M. PARP-2 and PARP-3 are selectively activated by 5′ phosphorylated DNA breaks through an allosteric regulatory mechanism shared with PARP-1. Nucleic Acids Res. 2014;42(12):7762–7775.

5. Los M., Mozoluk M., Ferrari D., Stepczynska A., Stroh C., Renz A., Herceg Z., Wang Z.Q., Schulze-Osthoff K. Activation and caspase-mediated inhibition of PARP: A molecular switch between fibroblast necrosis and apoptosis in death receptor signaling. Mol. Biol. Cell. 2002;13(3):978–988.

6. Gupte R., Liu Z., Kraus W.L. PARPs and ADP-ribosylation: recent advances linking molecular functions to biological outcomes. Genes Dev. 2017;31(2):101–126.

7. Van Beek L., McClay É., Patel S., Schimpl M., Spagnolo L., Maia De Oliveira T. PARP Power: A structural perspective on PARP1, PARP2, and PARP3 in DNA damage repair and nucleosome remodelling. Int. J. Mol. Sci. 2021;22(10):5112.

8. Morales J., Li L., Fattah F.J., Dong Y., Bey E.A., Patel M., Gao J., Boothman D.A. Review of poly (ADP-ribose) polymerase (PARP) mechanisms of action and rationale for targeting in cancer and other diseases. Crit. Rev. Eukaryot. Gene Expr. 2014;24(1):15–28.

9. Rulten S.L., Fisher A.E.O., Robert I., Zuma M.C., Rouleau M., Ju L., Poirier G., Reina-San-Martin B., Caldecott K.W. PARP-3 and APLF function together to accelerate nonhomologous end-joining. Mol. Cell. 2011;41(1):33–45.

10. Langelier M.F., Steffen J.D., Riccio A.A., McCauley M., Pascal J.M. Purification of DNA damage-dependent PARPs from E. coli for structural and biochemical analysis. Poly(ADP-Ribose) Polymerase. Methods in Molecular Biology, vol. 1608. Ed. A.V. Tulin. N.Y.: Springer New York; 2017:431–444.

11. Amé J.C., Camuzeaux B., Dantzer F., Schreiber V. Purification of recombinant human PARP-3. Poly(ADP-Ribose) Polymerase. Methods in Molecular Biology, vol. 1608. Eds. A.V. Tulin. N.Y.: Springer New York; 2017:373–394.

12. Lowary P.T., Widom J. New DNA sequence rules for high affinity binding to histone octamer and sequence-directed nucleosome positioning. J. Mol. Biol. 1998;276(1):19–42.

13. Luger K., Rechsteiner T.J., Richmond T.J. Preparation of nucleosome core particle from recombinant histones. Chromatin. Methods in Enzymology, vol. 304. Eds. P.M. Wassarman and A.P. Wolffe. Academic Press; 1999:3–19.

14. Grundy G.J., Polo L.M., Zeng Z., Rulten S.L., Hoch N.C., Paomephan P., Xu Y., Sweet S.M., Thorne A.W., Oliver A.W., Matthews S.J., Pearl L.H., Caldecott K.W. PARP3 is a sensor of nicked nucleosomes and monoribosylates histone H2BGlu2. Nat. Commun. 2016;7(1):12404.