RNA生合成におけるPARP1の多面的な役割

The multifaceted role of PARP1 in RNA biogenesis.

• Rebekah Eleazer
• Yvonne N Fondufe-Mittendorf

抄録

ポリ（ADP-リボース）ポリメラーゼ（PARP）は、ADPリボースポリマー（pADPr）を合成し、標的生体分子への（p）ADPrの付加を触媒する豊富な核内タンパク質です。PARP1、最も豊富でよく研究されているPARPは、多数の重要な細胞プロセスに参加する多機能酵素です。PARP研究のかなりの量は、DNA損傷におけるPARP1の役割に焦点を当ててきました。しかし、増加している証拠の体は、RNAの生合成と代謝のほぼすべてのステップでPARPとPARylationのためのより日常的な役割を概説しています。これらのＲＮＡプロセスにおけるＰＡＲＰ１の関与は多元的であり、ＰＡＲＰ１のユニークで柔軟なドメイン構造に起因している。PARP1のドメインはモジュラー型の自己配列であり、構造的に多様な基質を認識し、複数の離散的なメカニズムを介して同時に作用することを可能にしています。これらのメカニズムには、直接のＰＡＲＰ１-タンパク質結合、ＰＡＲＰ１-核酸結合、標的分子の共有結合的ＰＡＲ化、共有結合的オートＰＡＲ化、およびＰＡＲ分子との非共有結合的相互作用の誘導が含まれる。これらのメカニズムの組み合わせは、PARP1のRNA生合成と代謝の文脈特異的な制御に関与していると考えられている。本研究では、転写開始、伸長・終止、共転写スプライシング、RNA輸出、転写後のRNA処理におけるPARP1の制御機構を検討した。最後に、これらのプロセスにおけるPARP1の制御機構について、細胞内凝縮物の制御に焦点を当てて検討した。この記事は以下のカテゴリに分類されます。RNAプロセシング > スプライシング制御/代替スプライシング

Poly(ADP-ribose) polymerases (PARPs) are abundant nuclear proteins that synthesize ADP ribose polymers (pADPr) and catalyze the addition of (p)ADPr to target biomolecules. PARP1, the most abundant and well-studied PARP, is a multifunctional enzyme that participates in numerous critical cellular processes. A considerable amount of PARP research has focused on PARP1's role in DNA damage. However, an increasing body of evidence outlines more routine roles for PARP and PARylation in nearly every step of RNA biogenesis and metabolism. PARP1's involvement in these RNA processes is pleiotropic and has been ascribed to PARP1's unique flexible domain structures. PARP1 domains are modular self-arranged enabling it to recognize structurally diverse substrates and to act simultaneously through multiple discrete mechanisms. These mechanisms include direct PARP1-protein binding, PARP1-nucleic acid binding, covalent PARylation of target molecules, covalent autoPARylation, and induction of noncovalent interactions with PAR molecules. A combination of these mechanisms has been implicated in PARP1's context-specific regulation of RNA biogenesis and metabolism. We examine the mechanisms of PARP1 regulation in transcription initiation, elongation and termination, co-transcriptional splicing, RNA export, and post-transcriptional RNA processing. Finally, we consider promising new investigative avenues for PARP1 involvement in these processes with an emphasis on PARP1 regulation of subcellular condensates. This article is categorized under: RNA Processing > Splicing Regulation/Alternative Splicing.

© 2020 The Authors. WIREs RNA published by Wiley Periodicals LLC.