PARP-1 plays important roles in the regulation of transcription. It may act on chromatin condensation, transcription factors, or function as insulator. In these cases, PARP-1 directly controls gene expression via binding to other DNA-binding proteins (e.g. transcription factors) or PARylating them (e.g. histone proteins). However, several lines of evidence suggest that PARP-1 functions as a promoter-specific cofactor for transcription factor-dependent gene expression (e.g. NF-κB), or may indirectly control gene expression through modulating other NAD+-dependent enzymes (e.g. SIRT1). In the present work, we investigated the role of PARP-1 in the regulation of contact hypersensitivity reaction and in SIRT1-mediated mitochondrial alterations. Oxazolon-induced CHS was quenched in PARP-1-/- mice, as indicated by reduced neutrophil infiltration, oxidative and nitrosative stress. Under inflammation, cytokines, chemokines, adhesion molecules and matrix metalloproteinase-9 were induced, which was strongly suppressed in PAPR-1-/- mice. Furthermore, we identified two inflammatory transcription factors: p65 and ATF-2, which were induced in CHS but were suppressed in PARP-1-/- mice. p65 is the member of the NF-κB while ATF-2 is the member of the AP-1 family of transcription factors. Both transcription factors were described to be PARP-1-dependent, therefore the impaired activation of NF-B and ATF-2 may explain the reduced inflammation in the PARP-1-/- mice. In the other study, we investigated PARP-1 and SIRT1 interaction on energy metabolism and its impact on gene expression. We observed increased mitochondrial content and higher expression of oxidative metabolism genes (mitochondrial respiration, fatty acid oxidation, glucose metabolism) in BAT and skeletal muscle of PARP-1-/- mice. These observations were confirmed in PARP-1-/- MEF cells, where similar expression changes were observed. Moreover, pharmacological inhibition of PARP-1 has phenocopied the above gene expression alterations. Apparently, alterations in NAD+ content and the consequent SIRT1 activation lay behind these alterations.

PARP-1 fontos faktora a transzkripció szabályozásának. Szerepet játszhat a kromatin kondenzációban, transzkripciós faktor aktivációjában, vagy mint insulator működhet. Ezekben az esetekben a PARP-1 közvetlenül szabályozza a génexpressziót más DNS-kötő fehérjékhez (pl.: transzkripciós faktorokhoz) való kapcsolódáson keresztül vagy PARiláció útján (pl.: hiszton fehérjéknél). Azonban több bizonyíték mutat arra, hogy a PARP-1 elsősorban promoter-specifikus kofaktorként működik közre a génexpresszió szabályozásában vagy közvetetten szabályozhatja a génexpressziót például egyéb NAD+-függő enzimeken keresztül (SIRT1). Jelen munkában a PARP-1 szerepét vizsgáltuk a kontakt hiperszenzitivitási reakció (CHS) és a SIRT1 által regulált mitokondriális metabolizmus szabályzásában. Az oxazolon által kiváltott CHS mértéke csökkent a PARP-1-/- egerekben, amit csökkent neutrofil infiltráció, oxidatív és nitrozatív stressz jelzett. A gyulladás során a citokinek, kemokinek, adhéziós molekulák és mátrix metalloproteináz-9 indukcióját figyeltük meg, amelyek erősen lecsökkentek a PARP-1-/- egerekben. Ezzel párhuzamosan gyulladásos transzkripciós faktorokról, a p65-ről és az ATF-2-ről kimutattuk, hogy gyulladás során PARP-1 függő módon aktiválódnak. A p65 az NF-κB, míg az ATF-2 az AP-1 család tagjai. Mindkét transzkripciós faktorról leírták, hogy PARP-1 függő ezért aktivációjuk megváltozása magyarázat lehet a gyulladás mértékének csökkenésére PARP-1-/- egerekben. A PARP-1 SIRT-1 kölcsönhatás vizsgálata során a génexpresszió és a metabolikus egyensúly összefüggését vizsgáltuk. Modelljeinkben magasabb fokú mitokondriális biogenezist és az oxidatív metabolizmus génjeinek (mitokondriális légzési lánc, zsírsav oxidáció, glükóz metabolizmus) megnövekedett expresszióját figyeltük meg barna zsír szövetben és vázizomban. Ezeket a megfigyeléseinket megerősítettük PARP-1-/- MEF sejtekben, ahol szintén hasonló expressziós változásokat kaptunk. Továbbá a PARP-1 farmakológiai gátlása a fentiekkel azonos expressziós változásokat indukált. Úgy tűnik, hogy a NAD+ koncentráció és a SIRT1 aktiváció változása felelős ezekért a jelenségekért.