ADP-ribose (ADPr) readers are essential components of ADP-ribosylation signaling, which regulates genome maintenance and immunity. The identification and discrimination between monoADPr (MAR) and polyADPr (PAR) readers is difficult because of a lack of suitable affinity-enrichment reagents. We synthesized well-defined ADPr probes and used these for affinity purifications combined with relative and absolute quantitative mass spectrometry to generate proteome-wide MAR and PAR interactomes, including determination of apparent binding affinities. Among the main findings, MAR and PAR readers regulate various common and distinct processes, such as the DNA-damage response, cellular metabolism, RNA trafficking, and transcription. We monitored the dynamics of PAR interactions upon induction of oxidative DNA damage and uncovered the mechanistic connections between ubiquitin signaling and ADP-ribosylation. Taken together, chemical biology enables exploration of MAR and PAR readers using interaction proteomics. Furthermore, the generated MAR and PAR interaction maps significantly expand our current understanding of ADPr signaling.

ADP-核糖 (ADPr) 阅读器是 ADP-核糖基化信号传导的重要组成部分，可调节基因组维持和免疫。由于缺乏合适的亲和富集试剂，monoADPr (MAR) 和 polyADPr (PAR) 阅读器之间的识别和区分很困难。我们合成了定义明确的 ADPr 探针，并将其用于结合相对和绝对定量质谱的亲和纯化，以生成蛋白质组范围的 MAR 和 PAR 相互作用组，包括测定表观结合亲和力。在主要发现中，MAR 和 PAR 阅读器调节各种常见和不同的过程，例如 DNA 损伤反应、细胞代谢、RNA 运输和转录。我们监测了诱导氧化性 DNA 损伤后 PAR 相互作用的动态，并揭示了泛素信号传导和 ADP 核糖基化之间的机制联系。总之，化学生物学可以使用相互作用蛋白质组学探索 MAR 和 PAR 阅读器。此外，生成的 MAR 和 PAR 交互图显着扩展了我们目前对 ADPr 信号的理解。