ADP-ribosyltransferases (ARTs) use NAD(+) as a substrate and play important roles in numerous biological processes, such as the DNA damage response and cell cycle regulation, by transferring multiple ADP-ribose units onto target proteins to form poly(ADP-ribose) (PAR) chains of variable sizes. Efforts to identify direct targets of PARylation, as well as the specific ADP-ribose acceptor sites, must all tackle the complexity of PAR. Herein, we report new NAD(+) analogues that are efficiently processed by wild-type ARTs and lead to chain termination owing to a lack of the required hydroxy group, thereby significantly reducing the complexity of the protein modification. Due to the presence of an alkyne group, these NAD(+) analogues allow subsequent manipulations by click chemistry for labeling with dyes or affinity markers. This study provides insight into the substrate scope of ARTs and might pave the way for the further developments of chemical tools for investigating PAR metabolism.

ADP-Ribosyltransferasen (ARTs) nutzen NAD + als Substrat und spielen aufgrund der Übertragung von mehreren ADP-Ribose-Einheiten sowie der Bildung von Poly(ADP-Ribose)(PAR)-Ketten unterschiedlicher Länge an Zielproteinen eine wichtige Rolle in vielen biologischen Prozessen wie der DNA-Schadensantwort und der Zellzyklusregulierung. Bestrebungen, die Zielproteine der PARylierung sowie deren spezifischen ADP-Ribose-Akzeptorstellen zu identifizieren, müssen die Komplexität der PAR überwinden. Wir berichten hier von neuen NAD + -Analoga, die effizient durch Wildtyp-ARTs verarbeitet werden und infolge der Abwesenheit bençtigter Hydroxygruppen zum Kettenabbruch führen, was zu einer Verringerung der Komplexität dieser Proteinmodifikation führt. Die Anwesenheit einer Alkingruppe in den hier vorgestellten NAD + -Analoga ermçglicht die anschließende Markierung mit Farbstoffen oder Affinitätsmarkern mittels Click-Chemie. Diese Studie bietet Einsicht in das ART-Substratspektrum und kçnnte den Weg für weitere Entwicklungen chemischer Werkzeuge zur Erforschung des PAR-Metabolismus bereiten.