Poly(ADP-Ribose) Polymerase (PARP) signaling of DNA damage induced by Topoisomerase 1 (TOP1) inhibition in carcinoma cells: chemotherapeutic implications of PARP and TOP1 inhibitors.

Una nuova strategia molecolare che incrementa l’azione antitumorale degli inibitori della Topoisomerasi 1 (TOP1) si basa sull’utilizzo di inibitori delle poli(ADP-ribosio) polimerasi (PARP). La poly(ADP-ribosil)azione è una modifica post-traduzionale coinvolta nella regolazione di diversi processi come il riparo del DNA, la progressione del ciclo cellulare e la morte cellulare. Il meccanismo molecolare che sottende la chemiosensibilizzazione dei veleni di TOP1 in presenza degli inibitori di PARP è in parte spiegato dal fatto che PARP-1 e -2, in forma modificata, interagiscono con il complesso DNA-TOP1-inibitori di TOP1 promuovendo un rapido rilascio di TOP1 dal DNA. Inoltre, il riparo delle rotture sul DNA indotte dai veleni di TOP1 è meno efficiente in presenza degli inibitori di PARP, che incrementano quindi la citotossicità dell’agente chemioterapico. Nel presente studio, abbiamo comparato gli effetti dell’inibitore di TOP1 Topotecano (TPT) e dell’inibitore di PARP PJ34, somministrati come singoli agenti o in combinazione in cellule di carcinoma della cervice uterina (HeLa) e della mammella (MCF7), entrambe BRCA1/2+/+ e p53+/+. Sono state anche analizzate cellule HeLa silenziate stabilmente per PARP-1 mediante siRNA (denominate HeLaSiP-1). Le due linee cellulari mostrano risultati simili: (i) l’inibizione della crescita cellulare e la perturbazione del ciclo cellulare indotte dal TPT sono incrementate in presenza del PJ34; (ii) alti livelli di danno al DNA sono stati riscontrati in seguito al trattamento combinato TPT+PJ34; (iv) l’attivazione di PARP-1 e -2 è stata evidenziata nelle cellule trattate con TPT e ridotta dall’aggiunta del PJ34. In particolare, le cellule HeLaSiP-1 mostrano elevati livelli di danno al DNA ed una citotossicità maggiore, dipendente dal TPT, in presenza di PJ34. E’ stata inoltre riscontrata un’induzione dell’espressione di p53 e p21 TPT-dipendenti 24-72 h dal trattamento, ulterioremente incrementata dal PJ34, sia in cellule proficienti che deficienti per PARP-1. Infine, il PJ34 è in grado di aumentare l’apoptosi indotta dal TPT, evidenziato dalla proteolisi di PARP-1 e dalla espressione di BAX e della forma attiva della caspasi 3. La caratterizzazione della segnalazione del danno indotto dal TPT può essere utile per mettere a punto strategie che superino la chemioresistenza acquisita in seguito al trattamento con gli inibitori di TOP1