PARP16是卵巢癌细胞中核糖体MARylation和蛋白质稳态的可成药调控因子

《Journal of Biological Chemistry》：PARP16 is a Druggable Regulator of Ribosome MARylation and Protein Homeostasis in Ovarian Cancer Cells

　　

胞质NAD⁺合成通过支持PARP16依赖性的核糖体蛋白单(ADP-核糖基)化（mono(ADP-ribosyl)ation，MARylation）来维持卵巢癌细胞生长，从而微调翻译并维持蛋白质稳态。尽管PARP16的基因消融可破坏核糖体MARylation并损害肿瘤细胞生长，但药理学抑制PARP16在此通路中的治疗潜力仍未被探索。本研究中，研究人员表征了DB008（一种作为PARP16选择性抑制剂的工具化合物）在卵巢癌细胞中的作用。生化分析表明，PARP16经历NAD⁺依赖性的自MARylation，且NMNAT-2提供NAD⁺以支持该活性。DB008在体外有效抑制PARP16自MARylation。在卵巢癌细胞中，DB008结合PARP16，降低其MARylation，并减少核糖体相关的MARylation。与PARP16消融一致，DB008增强整体蛋白质合成，增加蛋白质聚集，并抑制细胞生长和锚定非依赖集落形成。CRISPR介导的卵巢癌细胞PARP16基因缺失消除了DB008对翻译、蛋白质聚集和增殖的影响，证明其靶向活性。此外，表达对DB008耐受的PARP16突变体的细胞不受抑制剂处理影响，进一步证实DB008的细胞效应需要靶向抑制。最后，DB008显著抑制OVCAR3异种移植瘤的生长，并在异种移植瘤中实现PARP16的靶向结合。总之，这些发现确立了PARP16作为卵巢癌中核糖体MARylation和蛋白质稳态的可成药调控因子，并提供了破坏核糖体MARylation可损害肿瘤生长的药理学概念验证。

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD⁺）是细胞代谢中不可或缺的辅因子，也是聚(ADP-核糖)聚合酶（PARP）家族催化反应的底物。PARP家族共有17个成员，其中核内PARP催化多聚(ADP-核糖基)化并已被深入研究，而大多数胞质内单(ADP-核糖基)转移酶（mono(ADP-ribosyl) transferase，MART）的生物学功能和治疗潜力仍知之甚少。此前研究表明，胞质NMNAT-2利用烟酰胺单核苷酸（NMN）和ATP合成NAD⁺，支持PARP16对核糖体蛋白进行单(ADP-核糖基)化（mono(ADP-ribosyl)ation，MARylation），从而限制多聚体组装、微调翻译效率，维持蛋白质稳态并防止毒性蛋白聚集。遗传消融NMNAT-2或PARP16会破坏这一通路，导致翻译增强、蛋白质聚集增加和卵巢癌细胞生长受损。然而，该通路是否可被药理学干预尚属未知。该论文发表在《Journal of Biological Chemistry》，旨在探讨选择性PARP16抑制剂DB008是否能够模拟遗传消融的效应，并验证靶向核糖体MARylation治疗卵巢癌的可行性。

研究人员在体外、细胞和体内三个层面系统表征了DB008的作用。结果显示，DB008是PARP16的