Zinkvingers, structuur, classificatie, functie

Primaire structuur van een zinkvingerdomein C2H2, inclusief de links die het zinkion coördineren en met een achtergrond van "hand en vinger". Angel Herraez, Wikimedia Commons

De Zinkvingers (ZF) zijn structurele motieven aanwezig in een groot aantal eukaryoten. Ze behoren tot de metalloproteïnegroep, omdat ze in staat zijn om het zinkmetaalion te verenigen, dat ze nodig hebben voor de werking ervan. Er wordt voorspeld dat er meer dan 1500 ZF -domeinen bestaan ​​in ongeveer 1000 verschillende eiwitten bij mensen.

De term zinkvinger of "zinkvinger" werd voor het eerst bedacht in 1985 door Miller, McLachlan en Klug, terwijl hij de kleine domeinen van het DNA van het DNA van de transcriptionele factor tfiiia in detail bestudeerde van Xenopus laevis, enkele jaren eerder beschreven door andere auteurs.

Eiwitten met ZF -motieven zijn de meest voorkomende in het genoom van eukaryotische organismen en nemen deel aan de diversiteit van essentiële cellulaire processen, waaronder genetische transcriptie, translatie van eiwitten, metabolisme, vouwen en assemblage van andere eiwitten en lipiden optreden, programmeerden celdood, tussen de programmeerden, tussen de programmering, tussen de programmeerden, tussen de programmeerden, tussen de programmeerceldood, tussen anderen.

Structuur

De structuur van ZF -motieven is extreem bewaard gebleven. Meestal hebben deze herhaalde gebieden 30 tot 60 aminozuren, waarvan de secundaire structuur is als twee bèta -antiparallelle vellen die een vork vormen en een alfa -proxy, die wordt aangeduid als ββa.

Deze secundaire structuur wordt gestabiliseerd door hydrofobe interacties en door de coördinatie van een zinkatoom gegeven door twee cysteïne en twee histidineafval (Cys₂Zijn₂)). Er zijn echter ZF die meer dan één zinkatoom en anderen kan coördineren waar de volgorde van Cys en zijn afval varieert.

Kan u van dienst zijn: palmitolzuur: structuur, functies, waar is het

ZF's kunnen worden herhaald in batch, lineair geconfigureerd in hetzelfde eiwit. Allen hebben vergelijkbare structuren, maar ze kunnen zich chemisch onderscheiden door variaties van belangrijk aminozuurafval voor de vervulling van hun functies.

Een gemeenschappelijk kenmerk tussen ZF is het vermogen om DNA- of RNA -moleculen van verschillende lengtes te herkennen, daarom werden ze aanvankelijk als alleen transcriptieve factoren beschouwd.

Over het algemeen is de herkenning 3PB -gebieden in het DNA en wordt bereikt wanneer het eiwit met ZF -domein de alfa -propeller presenteert aan de hoofdgroef van het DNA -molecuul.

Classificatie

Er zijn verschillende ZF -redenen die van elkaar verschillen door hun aard en de verschillende ruimteconfiguraties die de coördinatiekoppelingen bereiken met de zinkatoom. Een van de classificaties is als volgt:

C₂H₂

Dit is een reden die vaak in de ZF wordt gevonden. De meeste redenen c₂H₂ Ze zijn specifiek voor interactie met DNA en RNA, maar ze zijn waargenomen die deelnamen aan eiwit-eiwit interacties. Ze hebben tussen 25 en 30 aminozuurafval en bevinden zich binnen de grootste familie van regelgevende eiwitten bij zoogdieren.

C₂H

Interactie met RNA en enkele andere eiwitten. Ze worden voornamelijk waargenomen als onderdeel van sommige eiwitten van de retrovirus -capside, die samenwerken in de verpakking van het virale RNA net na de replicatie.

C₄ (lus of tape)

Eiwitten met dit motief zijn enzymen die verantwoordelijk zijn voor de replicatie en transcriptie van DNA. Een goed voorbeeld hiervan kunnen de ruwe enzymen van fagen T4 en T7 zijn.

C₄ (Gata -familie)

Deze ZF -familie omvat transcriptiefactoren die de expressie van belangrijke genen in talloze weefsels reguleren tijdens celontwikkeling. GATA-2 en 3 factoren zijn bijvoorbeeld betrokken bij hematopoiesis.

Het kan u van dienst zijn: ATP (Adenosine Triffosfate)

C₆

Deze domeinen zijn typerend voor gisten, met name het Gal4 -eiwit, dat de transcriptie activeert van genen die betrokken zijn bij het gebruik van galactose en melibious.

Zinkvingers (c₃HC₄-C₃H₂C₃))

Deze specifieke structuren hebben 2 ZF -domeinsubtypen (c₃HC₄ en C₃H₂C₃) en zijn aanwezig in tal van dier- en plantaardige eiwitten.

Ze worden aangetroffen in eiwitten zoals Rad5, betrokken bij DNA -reparatie in eukaryotische organismen. Ze worden ook gevonden in RAG1, onmisbaar voor de herconfiguratie van immunoglobulines.

H₂C₂

Dit ZF -domein is sterk bewaard in retrovirus en retrotransposon -integralen; Bij het toetreden tot wit eiwit veroorzaakt dit conformationele verandering in hetzelfde.

Functie

ZF -domeinen -eiwitten dienen verschillende doeleinden: ze zijn te vinden in ribosomale eiwitten of transcriptieve adapters. Ze zijn ook gedetecteerd als een integraal onderdeel van de structuur van RNA -polymerase II van gist.

Ze lijken betrokken te zijn bij intracellulaire zinkhomeostase en bij de regulatie van apoptose of geprogrammeerde celdood. Bovendien zijn er enkele ZF -eiwitten die functioneren als chaperones voor vouwen of transport van andere eiwitten.

Lipide-unie en een fundamentele rol in eiwit-eiwitinteracties zijn ook uitstekende functies van ZF-domeinen in sommige eiwitten.

Biotechnologisch belang

In de loop der jaren heeft het structurele en functionele begrip van ZF -domeinen grote wetenschappelijke vooruitgang mogelijk gemaakt die het gebruik van hun kenmerken voor biotechnologische doeleinden impliceren.

Aangezien sommige ZF -eiwitten een grote specificiteit hebben vanwege bepaalde DNA -domeinen, wordt momenteel veel inspanning geïnvesteerd in het specifieke ZF -ontwerp, dat waardevolle vooruitgang kan bieden in gentherapie bij mensen.

Het kan u van dienst zijn: China's Flora and Fauna: Representative Soorten

Interessante biotechnologische toepassingen komen ook voort uit het eiwitontwerp met ZF gemodificeerd door genetische manipulatie. Afhankelijk van het gewenste einde, kunnen sommige hiervan worden aangepast door de toevoeging van vingers met "poli zink" vingers, die in staat zijn om elke reeks DNA met grote affiniteit en specificiteit vrijwel te herkennen.

De genomische editie met gemodificeerde nucleas is een van de meest veelbelovende toepassingen tegenwoordig. Dit type editie biedt de mogelijkheid om studies uit te voeren naar genetische functie rechtstreeks in het interessesysteem.

Genetische manipulatie met behulp van gemodificeerde ZF -nucleasa's heeft de aandacht getrokken van wetenschappers op het gebied van genetische verbetering van cultivars van agronomisch belang. Deze nucleas zijn gebruikt om een ​​endogeen gen te corrigeren dat herbicide -resistente vormen in tabaksplanten produceert.

Nucleas met ZF zijn ook gebruikt voor de toevoeging van genen in zoogdiercellen. De eiwitten in kwestie werden gebruikt om een ​​set isogene muiscellen te genereren met een reeks allelen gedefinieerd voor een endogeen gen.

Een dergelijk proces heeft een directe toepassing in de etikettering en het creëren van nieuwe allelische vormen om structuur en functierelaties te bestuderen in natieve expressievoorwaarden en in isogene omgevingen.

Referenties

1. Berg, J. M. (1990). Zinkvingerdomeinen: hypothesen en huidige kennis. Jaaroverzicht van biofysica en biofysische chemie, 19(39), 405-421.
2. Kluska, K., Adamczyk, J., & Krȩzel, een. (2017). Metaalbindingseigenschappen van zinkvingers met een natuurlijk alten metalen bindingsplaats. Metallomics, 10(2), 248-263.