PARP activity in cancer cell lines

Abstract

Das Enzym Poly(ADP-Ribose)Polymerase 1 (PARP1) produziert über 90 % der Poly(ADP- Ribose) (PAR) nach DNA-Schädigung. Durch die Beteiligung von PARP1 an der DNA- Reparatur ist dessen Inhibition in der Krebstherapie von großem Interesse. Aufgrund der verschiedenen Funktionen von PARP1 in der Zellhomöostase, sollte der Einsatz von Inhibitoren jedoch minimiert werden. Zur Bestimmung der PARP1-Menge und Aktivität in Krebszelllysaten, wurde ein standardisiertes Protokoll entwickelt. Die Ergebnisse wiesen Unterschiede in PARP1-Mengen verschiedener Zelllinien sowie in Reaktionsgeschwindigkeiten (Vmax) auf. Anschliessend wurden intakte Zellen mit H2O2 behandelt und Viabilitätsassays mit H2O2 und Temozolomid durchgeführt, alles kombiniert mit dem PARP-Inhibitor PJ-34. Die analysierten Parameter zeigten sich abhängig von der Kombination aus Zelllinie, zytotoxischem Agens und PARP-Inhibitor, jedoch unabhängig voneinander, d.h. zelluläre PARP1-Level, basales PAR, Plastizität etc. korrelierten nicht. Zusammenfassend konnten grundlegende Unterschiede der Krebszelllinien in PARP1- Aktivitätsparametern aufgedeckt werden, was die Notwendigkeit betont, die Sensitivität jedes Tumortyps kombiniert mit einem Chemotherapeutikum bezüglich der PARP-Inhibition zu evaluieren.

Poly(ADP-ribose)polymerase 1 (PARP1) is responsible for over 90 % of poly(ADP-ribose) (PAR) synthesis after DNA damage. Initiating the repair of DNA single strand breaks, inhibition of PARP1 is an emerging field in cancer treatment. But as PARP1 has many roles in cell homeostasis, minimizing inhibitor concentration should be a major goal in personalized medicine. To measure PARP1 amount and activity in different cancer cell lines, a standardized protocol was developed. Results showed variation in PARP1 levels and reaction velocities (Vmax). In addition, intact cells were challenged with H2O2 alone or in combination with the PARP inhibitor PJ-34, and finally, viability assays were conducted with H2O2 and temozolomide each with PJ-34. All analyzed parameters were found to be dependent on the combination of cell line, cytotoxic agent and PARP inhibitor but independent of each other, i.e. cellular PARP1 protein levels were not correlated with PAR forming capacity, with basal PAR levels or with plasticity. In summary, the experiments revealed substantial differences of cancer cell lines in PARP1 activity parameters, emphasizing the need to evaluate the sensitivity of each type of cancer in combination with the respective chemotherapeutic agent to PARP inhibition.