PARP1抑制剂的设计及合成研究文献综述

PARP1抑制剂的设计及合成研究

摘 要 聚腺苷二磷酸核糖聚合酶［Poly（ADP-ribose）polymerase1，PARP1］参与 DNA 损伤修复过程，在 DNA 损伤修复通路 中扮演重要的角色； 虽然 PARP1 抑制剂的作用机制尚未完全明确，但其发挥的肿瘤抑制作用为肿瘤的治疗带来了新希望。

关键词：抗肿瘤：PARP1;PARP抑制剂;PARP作用机制

目前已知 PARP 家族约有 17 种成员，PARP1 是研究最深入、 应用最广泛的一种。 PARP1 基因位于 1 号染色体 q41-42 区（碱基位置 224，615，015 -224，662，424），约 47 410 bp 大小， 主要位于编码蛋白基因的启动子区域、核仁及端粒［1，2］。 PARP1 表达的蛋白约 116kDa，由 N 端 DNA 结合区 （DBD， 氨基酸 1-374， 约 46kDa）、 自主修饰区 （AMD，氨基酸 375－525，约 22 kDa）、C 端催化区（CD，氨基 酸 526－1014，约 54 kDa）三部分组成。 DBD 区包含 3 个锌 指结构、细胞凋亡蛋白酶切割位点（caspase-3 cleavage site， C3）及核定位信号区（nuclear localization signal，NLS），其中 Zn I、Zn II 参与识别 DNA 损伤及介导 PARP1 与 DNA 的结 合， 而 Zn III 参与调节 DBD 区的活性；AMD 是调节中心，有特殊的谷氨酸、 赖氨酸残基， 是聚 ADP 核糖基化与 RRCT 结合 DNA 损伤的受体；CD 是催化中心，含有形成烟 酰胺腺嘌呤二核苷酸 （nicotinamide adenine dinucleotide， NAD＋）的结合位点和合成聚腺苷二磷酸核糖［poly（ADP） ribose，PAR］的催化位点［3，4］。

PARP1 是单链、 双链 DNA 损伤的信号分子与传导蛋白，存在于所有真核细胞中，在 DNA 损伤后修复及维持基因稳定性方面有着重要意义， 在多种肿瘤组织中高表达， 可能与肿瘤的发生发展相关。 PARP1 通过 DBD 区的 ZnI、 ZnII 识别单链、双链 DNA 损伤后，活化的 PARP1 形成同型 二聚体并催化尼克酸二核苷酸（NAD） 降解为 NAD＋与 ADP，并以 NAD＋为底物，合成 PAR 并转移到一系列受体蛋 白上， 启动 DNA 损伤修复过程。 研究表明 PARP1 缺陷的 细胞不能募集 X 线修复交叉互补基因1 （X-ray repair cross-complementing gene 1，XRCC1）等多种同源修复蛋白， 断裂的 DNA 链再结合延迟， 使同源重组修复途径严重受阻［5］。

1.PARP1 的作用机制

1.1 PARP1 的合成致死模式

PARP1 参与 DNA 的修复过程，当 DNA 双螺旋中的一 条单链断裂时，需进行有 PARP1 参与的剪切修复过程，通 过 PARP1 寻找到断裂位点，PARP1 活化后停留在复制叉 行剪切修复。 抑制 PARP1 可导致 DNA 单链修复缺陷，此 时正常细胞便会试图进行DNA 复制， 通过同源重组进行双链 DNA 修复； 而伴有 BRCA1 或 BRCA2 突变的肿瘤细 胞，由于 BRCA 蛋白功能缺失，不能有效地通过同源重组来修复 DNA 双链， 导致细胞死亡， 即合成致死（synthetic lethal）［6］。 PARP1 与同源重组基因的合成致死机制可理解为当有 PARP1 缺陷时， 细胞可通过同源重组等途径来完 成 DNA 损伤修复，细胞可以存活；当有同源重组基因缺陷时， 细胞可以通过 PARP1 参与的剪切修复途径完成 DNA 损伤修复，细胞也可以存活；但是当 PARP1、同源重组基因 同时缺陷时，损伤的 DNA 不能被修复，细胞将会死亡。最 近多项研究也表明在 DNA 损伤后的同源重组修复中，缺 乏一些关键性的基因蛋白 （如 BRCAl、BRCA2、XRCCl、 XRCC2、RAD51、NBS1、FANCA、FANCC 等）的细胞对 PARP 抑制剂高度敏感，在 PARP 抑制剂的条件下无法对损伤的 片段进行有效的重组修复［7］。

PARP1 抑制剂的敏感性主要与BRCA1 ／ 2 突变有关， 通过合成致死的机制，可以单独或联用化疗药物杀死具有同源重组基因 BRCA1 ／ 2 突变的乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌细胞，已应用于Ⅰ／Ⅱ期临床试验，效果显著且毒副作用轻 微，试验结果令人鼓舞［8，9］。然而研究表明，不是所有的 BRCA1 ／ 2 突变的肿瘤细胞对 PARP1 抑制剂敏感，除了 BRCA1 ／ 2 突变的肿瘤细胞外， 也有其他类型肿瘤细胞对 PARP1 抑制剂敏感，缺乏一定的特异性［6，10］。 Gottipati 等［11］发现同源重组基因缺陷的细胞对 PARP1 抑制剂的敏感性 与 PARP1 高表达紧密相关，在 BRCA2、RAD54、RAD52、 BLM、WRN、XRCC3 等重要同源重组基因敲除后的肿瘤细胞中，PARP1 高表达且对 PARP1 抑制剂更加敏感； 而对 PARP1 抑制剂耐药的肿瘤细胞中只有正常或较低的 PARP1 水平。 另外，PARP1 的自我修饰使其失去活性并脱 离染色体，从而使有效的 PARP1 减少，PARP1抑制剂可以 更快速有效抑制PARP1， 即肿瘤细胞对 PARP1 抑制剂更 加敏感［12］。