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PARP-1/2 抑制剂用于癌症治疗，但 PARP-2 相关研究受限。研究人员构建 PARP-2 突变体 catPARP-2SE，解析其与多种药物复合物结构。结果揭示了选择性和捕获机制相关位点，为新型 PARP-1/2 抑制剂研发提供思路。
在癌症治疗的广阔领域中，PARP（聚（ADP - 核糖）聚合酶）家族成员发挥着独特而关键的作用。PARP 家族共有 17 名成员，其中 PARP - 1 和 PARP - 2 在 DNA 修复过程里扮演重要角色。多数化疗药物和放疗通过破坏肿瘤细胞的 DNA 来发挥作用，而 PARP - 1/2 能够结合受损 DNA，参与修复工作。因此，抑制 PARP - 1/2 的活性，就可以阻断受损 DNA 的修复，增强化疗和放疗的效果，提高肿瘤细胞对治疗的敏感性。利用 PARP - 1 与 BRCA1/2 的 “合成致死” 机制，已经成功开发出 6 种针对 PARP - 1/2 的抗癌药物，如奥拉帕尼（Olaparib）、卢卡帕尼（Rucaparib）等，它们都是双靶点 PARP - 1/2 抑制剂。
然而，PARP - 1/2 的作用远不止于 DNA 修复，它们还通过多种途径影响肿瘤的发生和发展，包括细胞代谢紊乱、血管生成、炎症反应、肿瘤侵袭和免疫逃逸等。但目前许多相关机制和细节尚未完全明晰。而且，PARP - 1 和 PARP - 2 在多种生物学功能中扮演不同角色，PARP - 2 缺乏会导致红细胞寿命缩短和红细胞祖细胞分化受阻，引发血液毒性；但它也参与肿瘤的生长和发展，比如在前列腺癌中，阻断 PARP - 2 和 FOXA1 的相互作用可以抑制肿瘤发展。因此，开发选择性的 PARP - 1 和 PARP - 2 抑制剂成为 PARP 研究领域的重要方向。
在研究过程中，科研人员遇到了一个棘手的问题。想要深入探究 PARP - 1/2 抑制剂的选择性机制和捕获效应，需要解析它们与 PARP - 1/2 的复合物结构。但在 PDB 数据库中，PARP - 2 与配体的 X 射线结构数量极少，仅有 10 个，而 PARP - 1 的相关结构却有 71 个。几乎所有 PARP - 2 复合物结构都是在 4°C 下结晶得到的，相比之下，PARP - 1 在 18 - 20°C 就能结晶，这使得获取 PARP - 2 晶体困难重重，严重阻碍了相关研究的进展。
为了解决这一难题，国内研究人员开展了深入研究。他们通过对 PARP - 2 催化结构域进行工程改造，构建了一个名为 catPARP - 2SE 的突变体。这个突变体具有更高的表达水平和稳定性，能够在 16 - 25°C 下结晶。利用这一优势，研究人员成功解析了 catPARP - 2SE 与氟唑帕利（Fluzoparib）、帕米帕利（Pamiparib）、卢卡帕尼（Rucaparib）和尼拉帕利（Niraparib）的复合物晶体结构，还解析了 catPARP - 1 与氟唑帕利的复合物晶体结构。这些晶体结构为进一步研究提供了关键基础，研究成果发表在《Bioorganic Chemistry》上。
研究人员在研究中运用了多种关键技术方法。首先是基因工程技术，对 PARP - 2 的基因进行优化合成，并构建重组质粒；其次是蛋白结晶技术，成功获得在较高温度下结晶的 PARP - 2 突变体晶体；最后利用量子化学方法（如 GFN2 - xTB 和 IGMH），对蛋白质 - 配体以及蛋白质内部相互作用进行详细的定量分析。
突变体设计
研究人员发现 PARP - 2 结晶困难，推测其稳定性低是原因之一。于是尝试对 PARP - 2 进行改造，构建出 catPARP - 2SE 突变体，其表达水平和稳定性得到增强，能够在 25°C 结晶，解决了 PARP - 2 晶体难以获取的问题。
复合物结构解析
成功解析 catPARP - 2SE 与多种药物的复合物晶体结构，这些结构为后续分析提供了物质基础，让研究人员能够从原子层面观察药物与 PARP - 2 的相互作用方式。
相互作用分析
利用量子化学方法对蛋白质 - 配体以及蛋白质内部相互作用（如 αB - αF、αJ - αB、αJ - αF、ASL - αD 和 ASL - αF 界面）进行定量分析。结果表明，HD 和 ASL 结构域中与 Asp766 相邻的残基，以及 αJ - αF 和 ASL - αD 界面，与 PARP - 1/2 抑制剂的选择性和捕获机制密切相关。
这项研究意义重大。通过解析 PARP - 2 突变体与多种药物的复合物结构，并进行深入的相互作用分析，为理解 PARP - 1/2 抑制剂的选择性和捕获机制提供了结构基础。研究结果能够指导新型 PARP - 1/2 抑制剂的设计和开发，有助于研发出药效更佳、安全性更高的抗癌药物，为癌症治疗领域带来新的希望，推动 PARP 抑制剂在临床治疗中的进一步应用和发展。
