Зинц фингер (ЗФ) су структуралне мотиви присутни у многим еукариотским протеинима. Спадају у групу металопротеина, јер су способни да везују јони метала цинка, који су им потребни за њихов рад. Предвиђа се да постоји више од 1500 ЗФ домена у око 1.000 различитих протеина код људи.
Израз цинков прст или „цинк прст“ први пут су сковали 1985. Миллер, МцЛацхлан и Клуг, док су детаљно проучавали мале домене који везују ДНК транскрипционог фактора КСФопус лаевис ТФИИИА, које су други аутори описали неколико година раније. .
Графички приказ мотива цинка прста у протеинима (Тхомас Сплеттстоессер (ввв.сцистиле.цом), путем Викимедиа Цоммонс)
Протеини са ЗФ мотивима су међу најзаступљенијима у геному еукариотских организама и учествују у разним суштинским ћелијским процесима, међу којима су транскрипција гена, трансформација протеина, метаболизам, савијање и састављање других протеина и липида. , између осталог програмирана ћелијска смрт.
Структура
Структура ЗФ мотива је изузетно очувана. Обично у овим поновљеним регионима има 30 до 60 аминокиселина, чија се секундарна структура налази као два антипарална бета листа која формирају чепић за косу и алфа-хеликс, који је означен као ββα.
Споменута секундарна структура стабилизована је хидрофобним интеракцијама и координацијом цинковог атома који дају два цистеин и два хистидинска остатка (Цис 2 Хис 2 ). Међутим, постоје ЗФ који могу координирати више од једног цинковог атома и други где редослед Цис и Хис остатака варира.
ЗФ се могу поновити у шаржи, линеарно подешени у истом протеину. Сви имају сличне структуре, али се могу хемијски разликовати једни од других варијацијама аминокиселинских остатака који су кључни за испуњавање њихових функција.
Заједничка карактеристика међу ЗФ-ом је њихова способност да препознају ДНК или РНК молекуле различите дужине, због чега су у почетку разматрани само као фактори транскрипције.
Уопште, препознавање 3бп региона у ДНК и постиже се када протеин ЗФ домена представља алфа хеликсу главном утору молекуле ДНК.
Класификација
Постоје различити ЗФ мотиви који се међусобно разликују по својој природи и различитим просторним конфигурацијама постигнутим координацијским везама са цинковим атомом. Једна од класификација је следећа:
Ц
Ово је уобичајени мотив у ЗФ-има. Већина Ц 2 Х 2 мотиви су специфични за интеракцију са ДНК и РНК, међутим, они су приметили да учествују у протеин-протеин интеракције. Имају између 25 и 30 аминокиселинских остатака и налазе се у највећој породици регулаторних протеина у ћелијама сисара.
Примарна структура домена Ц2Х2 цинк прста, укључујући везе које координишу цинк јони и са позадином "руке и прста" (АнгелХерраез, виа Викимедиа Цоммонс)
Ц
Они комуницирају са РНА и неким другим протеинима. Они се посматрају углавном као део неких ретровирусних капсидних протеина, који помажу у паковању вирусне РНА непосредно након репликације.
Ц
Протеини са овим мотивом су ензими одговорни за репликацију и транскрипцију ДНК. Добар пример за то могу бити груби ензими Т4 и Т7 фага.
Ц
Ова породица ЗФ садржи транскрипцијске факторе који регулишу експресију важних гена у бројним ткивима током ћелијског развоја. На пример, фактори ГАТА-2 и 3 су укључени у хематопоезу.
Ц
Ови домени су типични за квасац, тачније протеин ГАЛ4, који активира транскрипцију гена укључених у употребу галактозе и мелибиозе.
Цинк прсти (Ц
Ове одређене структуре поседују 2 подтипа ЗФ домена (Ц 3 ХЦ 4 и Ц 3 Х 2 Ц 3 ) и присутни су у бројним животињским и биљним протеинима.
Они се налазе у протеинима као што је РАД5, који учествују у поправљању ДНК у еукариотским организмима. Такође се налазе у РАГ1, неопходном за реконфигурацију имуноглобулина.
Х
Овај домен ЗФ је високо очуван у интеграцијама ретровируса и ретротранспосона; везивањем на циљни протеин он изазива конформациону промену.
Карактеристике
Протеини са ЗФ доменима служе у различите сврхе: могу се наћи на рибосомалним протеинима или на транскрипцијским адаптерима. Такође су откривени као саставни део структуре РНА полимеразе квасца ИИ.
Чини се да су укључени у унутарћелијску хомеостазу цинка и у регулацији апоптозе или програмиране ћелијске смрти. Поред тога, постоје неки ЗФ протеини који делују као каперони за савијање или транспорт других протеина.
Везање за липиде и критична улога у интеракцији протеин-протеин су такође истакнуте функције ЗФ домена у неким протеинима.
Биотехнолошка важност
Током година, структурално и функционално разумевање ЗФ домена омогућило је велики научни напредак који укључује употребу њихових карактеристика у биотехнолошке сврхе.
Пошто неки протеини ЗФ имају високу специфичност за одређене ДНК домене, много се труда тренутно улаже у дизајн специфичних ЗФ који могу пружити драгоцени напредак у генској терапији код људи.
Занимљиве биотехнолошке примјене такође произлазе из дизајна протеина са генетски инжењерираним ЗФ. У зависности од жељене сврхе, неки од њих могу се модификовати додавањем пептида прстију „поли цинка“ који су у стању да препознају готово било коју ДНК секвенцу са високим афинитетом и специфичношћу.
Нуцлеасе модификована генска обрада једна је од најперспективнијих апликација данас. Ова врста уређивања нуди могућност провођења студија о генетској функцији директно у моделу који нас занима.
Генетско инжењерство употребом модификованих ЗФ нуклеаза привукло је пажњу научника на пољу генетског побољшања сорти биљака од агрономске важности. Ови нуклеоиди користе се за исправљање ендогеног гена који ствара облике отпорне на хербициде у биљкама дувана.
Нуклеазе са ЗФ су такође коришћене за додавање гена у ћелијама сисара. Дотични протеини су коришћени за генерисање скупа изогених ћелија миша са сетом дефинисаних алела за ендогени ген.
Такав процес има директну примену у означавању и стварању нових алелних облика за проучавање структуре и функционих односа у изворним условима експресије и у изогеним окружењима.
Референце
- Берг, ЈМ (1990). Домене цинк-прста: хипотезе и тренутно знање. Годишњи преглед биофизике и биофизичке хемије, 19 (39), 405–421.
- Дреиер, Б., Беерли, Р., Сегал, Д., Флиппин, Ј., и Барбас, Ц. (2001). Развој домена цинкових прстију за препознавање 5'-АНН-3 'породице ДНК секвенци и њихову употребу у конструкцији фактора вештачке транскрипције. ЈБЦ, (54).
- Гамсјаегер, Р., Лиев, ЦК, Лоугхлин, ФЕ, Цросслеи, М., и Мацкаи, ЈП (2007). Љепљиви прсти: цинчани прсти као мотиви за препознавање протеина. Трендови у биохемијским наукама, 32 (2), 63–70.
- Клуг, А. (2010). Откриће цинкових прстију и њихове примене у регулацији гена и манипулацији генима. Годишњи преглед биохемије, 79 (1), 213–231.
- Клуска, К., Адамцзик, Ј., и Крезел, А. (2017). Метална својства везивања цинкових прстију са природно измењеним местом везања метала. Металломицс, 10 (2), 248–263.
- Лаити, ЈХ, Лее, БМ и Вригхт, ПЕ (2001). Цинк протеини прстију: Нови увид у структуралну и функционалну разноликост. Тренутно мишљење о структуралној биологији, 11 (1), 39–46.
- Миллер, Ј., МцЛацхлан, АД, и Клуг, А. (1985). Понављајући домени који везују цинк у фактору транскрипције протеина ИИИА из Ксенопус ооцита. Часопис за елементе у траговима експерименталне медицине, 4 (6), 1609–1614.
- Урнов, ФД, Ребар, ЕЈ, Холмес, МЦ, Зханг, ХС, Грегори, ПД (2010). Уређивање генома помоћу инжењеризираног цинковог прста нуцлисес. Натуре Ревиевс Генетицс, 11 (9), 636–646.