聚（ADP-核糖）聚合酶2; PARP2

ADP-核糖基转移酶样 2；ADPRTL2
ADP-核糖基转移酶 2；腺苷二磷酸RT2

HGNC 批准的基因符号：PARP2

细胞遗传学位置：14q11.2 基因组坐标（GRCh38）：14:20,343,040-20,357,903（来自 NCBI）

▼ 描述

ADP-核糖基转移酶（例如 ADPRTL2）的激活是细胞对 DNA 链断裂的早期反应。这些酶通过聚 ADP 核糖基化修饰核蛋白，这是 DNA 修复、细胞凋亡调节和维持基因组稳定性所必需的。

▼ 克隆和表达

通过使用 PARP1（173870）作为查询检索 EST 数据库，然后对胎脑 cDNA 文库进行常规克隆和 5-prime RACE，Johansson（1999）获得了编码 ADPRTL2 的全长 cDNA，他们将其称为 PARP2。推导的 534 个氨基酸的蛋白质的计算分子量约为 61 kD。PARP2 与 PARP1 具有 40% 的氨基酸同一性，仅对应于 PARP1 的 C 端一半，从催化结构域开始，包括 NAD（+）结合位点。PARP2 缺乏 PARP1 中的 N 末端锌指和中央自动修饰域。Northern 印迹分析揭示了 2.0-kb 转录物的普遍表达。在一些组织中检测到 2.0 至 2.5 kb 的附加转录本的弱表达。

通过搜索 EST 数据库并筛选全脑 cDNA 文库，Ame 等人（1999）获得了编码PARP2的全长cDNA。推导的蛋白质含有 570 个氨基酸，并具有 N 端 DNA 结合结构域，随后是 C 端催化结构域。阿梅等人（1999）还克隆了小鼠 Parp2。小鼠和人类 PARP2 在催化结构域中具有 87% 的同一性。免疫荧光显微镜在成纤维细胞核中检测到内源性小鼠 Parp2。用荧光标记的 N 末端 Parp2 片段转染 HeLa 细胞也导致核定位。

Berghammer 等人使用盘基网柄菌 Adprt 的催化结构域作为查询（1999）鉴定了一个含有ADPRTL2的EST，他们将其命名为ADPRT2，并通过5-prime RACE获得了全长cDNA。推导的蛋白质含有522个氨基酸，计算分子量约为60 kD。伯格哈默等人（1999）还克隆了这两个物种的小鼠 Adprt2 和较短的 ADPRT2 变体。这些人类变体对应于 466 个氨基酸的蛋白质，计算出的分子量约为 53 kD。它缺乏 ADPRT1 中存在的 N 末端锌指、核定位信号和 BRCT 结构域。小鼠组织的 Northern 印迹分析检测到大多数测试组织和人成纤维细胞中 1.8-和 2.0-kb 转录物的弱表达。在小鼠胸腺、脾脏、睾丸和培养的成纤维细胞中发现中等表达。伯格哈默等人（1999）还在拟南芥、玉米和秀丽隐杆线虫中鉴定了 ADPRT2 的同源物。

▼ 基因功能

Ame 等人（1999）确定纯化的重组小鼠 Parp2 在体外结合受损的 DNA，并以 DNA 依赖性方式催化聚（ADP-核糖）聚合物的形成。Parp2 显示与 Parp1 类似的自动修改属性。

伯格哈默等人（1999）确定 Adprt1 缺陷型小鼠胚胎成纤维细胞中残留的聚 ADP 核糖基化活性是由于酶显示出表观分子质量为 53 和 59 kD。这些酶在不同组织中的活性与 Northern blot 分析检测到的 Adprt2 mRNA 表达一致。伯格哈默等人（1999）得出结论，Adprt2 的活性可以解释在 Adprt1 缺陷小鼠中观察到的残留聚 ADP 核糖基化。

施赖伯等人（2002）发现 Parp1 和 Parp2 在小鼠胚胎发育过程中普遍以中等水平表达。对个体组织的检查揭示了表达主要在活跃分裂的组织中。Schreiber 等人通过 HeLa 细胞内源蛋白的共免疫沉淀和体外结合测定（2002）确定 PARP1 和 PARP2 形成同二聚体和异二聚体。他们使用小鼠和人类酶，证明了 PARP1 和 PARP2 可以相互修饰。小鼠 Parp2 与参与碱基切除修复途径的 3 种蛋白质相互作用，即 XRCC1（194360）、DNA 聚合酶-β（174760）和 DNA 连接酶 III（600940）。XRCC1 负向调节 Parp2 活性，就像它对 Parp1 的作用一样，同时是两种酶的聚合物受体。

萨克塞纳等人（2002）报道，PARP2以细胞周期依赖性方式与活跃的哺乳动物着丝粒结合，在前中期和中期在着丝粒处积累，在后期分离，并在末期从着丝粒中消失。PARP2 与其功能同源物 PARP1、组成型着丝粒蛋白 CENPA（117139）和 CENPB（117140）以及纺锤体检查点蛋白 BUB3（603719）共免疫沉淀，但不与第三种组成型着丝粒蛋白 CENPC（117141）共免疫沉淀。

▼ 基因结构

Berghammer 等人（1999）确定小鼠Adprtl2基因包含16个外显子，并且人类基因具有相似的组织。

▼ 生化特征

晶体结构

苏斯基维奇等人（2020）将 HPF1（616614）的晶体结构解析至 2.1 埃分辨率。他们报道了 HPF1 与 PARP2 催化结构域结合的共结构，结合 NMR 和生化数据，揭示了由 HPF1 和 PARP1（173870）或 PARP2 的残基形成的复合活性位点。该催化中心的组装对于人类细胞 DNA 损伤后添加 ADP-核糖部分至关重要。为了响应 DNA 损伤和 NAD（+）结合位点的占据，在 PARP 蛋白内运行的变构网络增强了 HPF1 与 PARP1 或 PARP2 的相互作用，从而在诱导 DNA 损伤反应中提供了额外的调节水平。

冷冻电子显微镜

为了了解 PARP 酶识别染色质内 DNA 断裂的分子机制，Bilokapic 等人（2020）确定了与核小体结合的人 PARP2-HPF1 的冷冻电子显微镜结构。这表明 PARP2-HPF1 桥接 2 个核小体，断裂的 DNA 排列在适合连接的位置，揭示了修复双链 DNA 断裂的第一步。这种桥接会引起 PARP2 的结构变化，从而发出催化结构域 DNA 断裂识别的信号，从而允许 HPF1 结合和 PARP2 激活。比洛卡皮克等人（2020）得出结论，活性 PARP2 通过不同构象状态循环以交换 NAD+ 和底物，这可能使 PARP 酶在与染色质结合时持续发挥作用。

▼ 测绘

通过辐射杂交分析，Johansson（1999）将 ADPRTL2 基因定位到染色体 14q11.2-q12，靠近染色体 14q24 上的 PARP 假基因。作者：FISH，Ame 等人（1999）将 ADPRTL2 基因定位到染色体 14q11.2，并将小鼠 Adprtl2 基因定位到染色体 14C1。

▼ 动物模型

通过基因破坏，Schreiber 等人（2002）培育出 Parp2 缺陷的小鼠。用烷化剂处理后，Parp2 缺陷细胞表现出 DNA 链断裂重新封闭延迟，类似于 Parp1 缺陷细胞中观察到的情况。

丹泽等人（2006）发现 Parp2 敲除导致雄性小鼠由于减数分裂 I 和精子发生缺陷而导致不完全渗透性生育力低下。Parp2缺失的不育雄性精母细胞表现出减数分裂性染色体失活缺陷，这与组蛋白乙酰化和甲基化调节的改变以及X连锁和Y连锁基因表达的上调有关。此外，Parp2 缺失精母细胞在中期 I 表现出交叉相关 Mlh1（120436）焦点数量减少和染色体错误分离。Parp2 缺失精细胞的分化严重受损，核伸长明显延迟。