proteiny zinkového prstu (ZnF) jsou masivní, různorodá rodina proteinů, které slouží široké škále biologických funkcí. Vzhledem k jejich rozmanitosti, je obtížné přijít s jednoduchou definici toho, co spojuje všechny ZnF bílkovin; nicméně, nejběžnější přístup je definovat je jako všechny malé, funkční domény, které vyžadují koordinaci alespoň jeden zinečnatý ion (Laici et al., 2001). Zinkový ion slouží ke stabilizaci integrace samotného proteinu a obecně se nepodílí na vazebných cílech. „Prst“ označuje sekundární struktury (α-šroubovice a β-list), které jsou drženy pohromadě iontem zn. Domény obsahující Zinkový prst obvykle slouží jako interaktory, vazebná DNA, RNA, proteiny nebo malé molekuly (Laity et al., 2001).
ZnF proteinové rodiny
Cys2His2 byla první doménou objevenou (také známou jako Krüppel-type). To bylo zpočátku objeveno jako opakující se doména v transkripčním faktoru IIIA v Xenopus laevis (Brown et al ., 1985; Miller a kol., 1985). IIIA má devět opakování 30 aminokyselin, které tvoří doménu Cys2His2. Každá doména tvoří levák ββα sekundární struktury, a koordinuje Zn iontů mezi dvěma cysteines na β-list vlásenky a dvě histidines v α-helix, proto jméno Cys2His2 (Lee et al., 1989). Tato sídla jsou vysoce konzervovaná, stejně jako obecné hydrofobní jádro, které umožňuje vytvoření šroubovice. Ostatní zbytky mohou vykazovat velkou sekvenční rozmanitost (Michael et al ., 1992). Cys2his2 zinkové prsty, které vážou DNA, mají tendenci mít 2-4 tandemové domény jako součást většího proteinu. Zbytky alfa spirál tvoří specifické kontakty se specifickým motivem sekvence DNA „čtením“ nukleotidů v hlavní drážce DNA (Elrod-Erickson et al ., 1996; Pavletich a Pabo, 1991). Proteiny Cys2His2 jsou největší skupinou transkripčních faktorů u většiny druhů. Proteiny nevázající DNA mohou mít mnohem pružnější terciární strukturu. Příklady proteinů Cys2His2 zahrnují Inhibitor rodiny proteinů apoptózy (IAP) a transkripční faktor CTFC.
Treble clef prsty jsou velmi různorodá skupina ZnF protiens jak z hlediska struktury a funkce. To, co z nich dělá rodinu, je sdílený záhyb v jejich jádru, který vypadá trochu jako hudební houslový klíč, zvláště pokud šilháte (Grishin, 2001). Většina motivů houslových klíčů má β vlásenku, variabilní oblast smyčky, β vlásenku a α šroubovice. „Kloub“ β vlásenky a α šroubovice obsahují sekvenci Cys-x-x-Cys nezbytnou pro koordinaci iontu zn. Treble clef prsty často tvoří jádro proteinových struktur,například ribozomálních proteinů L24E a S14 a rodiny PRSTENÍKŮ.
zinkové pásky jsou o něco méně strukturálně složité než ostatní dvě hlavní skupiny. Zinkové pásky obsahují dva zinkové klouby, často β vlásenky, koordinující iont zinku prostřednictvím dvou zbytků Cys oddělených 2-4 dalšími zbytky na jednom kloubu a Cys-x-x-Cys na straně druhé (Hahn a Roberts, 2000). Příklady zinek stuha-obsahující proteiny patří bazální transkripční faktory TFIIS a TFIIB, že pro komplex s RNAPII vázat DNA, a Npl4 jádra proteinu, který používá zinek stuha na zavázání ubiquitin (Alam et al., 2004). Cys2His2, houslový klíč prsty, a zinkové stuhy tvoří většinu zinkových prstů, ale existuje několik dalších menších skupin,které se do těchto tří úhledně nevejdou.
praktické použití pro proteiny zinkových prstů
jakmile byla pochopena specificita proteinů ZnF, myšlenka na vytvoření syntetických proteinů ZnF se stala centrem mnoha biotechnologických společností. Motivy Cys2His2 rozpoznávají specifický nukleotidový triplet v závislosti na zbytcích na jejich α šroubovice. Předpokládalo se, že to tvoří jednoduchý kód, který by mohl být použit k rozpoznání velmi specifických sekvencí DNA pomocí inženýrství specifických motivů ZnF v tandemu v proteinu. Další doména proteinu by pak mohla sloužit nějaké požadované biologické funkci, jakmile ZnF naváže cílovou sekvenci. Například řezání V jednom konkrétním bodě genomu a vložení transgenního prvku. Ale bohužel to nebylo tak jednoduché. Zbytky rozpoznávání ZnF mají také křížové rozpoznání sousedních prvků, takže každý motiv musí být vybrán v kontextu těch kolem něj. Tyto otázky byly nyní do značné míry řešeny (Urnov et al., 2010). Vlastní proteiny ZnF jsou nyní k dispozici pro vědce, aby řešili své vlastní otázky. Počasí Tato technologie bude natolik přitažlivá, že nahradí důvěryhodnější metody, které se teprve uvidí.
zinek prst Protein další čtení
Krishna, s. s., Majumdar, I., and Grishin, n. v. (2003). Strukturální klasifikace zinkových prstů: přehled a shrnutí. Nukleové Kyseliny Rez.31, 532-550.
tento článek položil základy pro naši současnou klasifikaci a pochopení struktury ZnF. Byl zodpovědný za sdružování proteinů, které nebyly dříve chápány jako zinkové prsty.
Wolfe, s. a., Nekludova, L., and Pabo, C. O. (2000). Rozpoznávání DNA pomocí proteinů cys2his2 zinkových prstů. Annu. Páter Biophys. Biomol. Struct. 29, 183-212.
Toto je starší přehled, ale poskytuje dobrý přehled o objevu a klasifikaci proteinů ZnF, zejména Cys2His2.
Urnov, F. D., Prutu, E. J., Holmes, M. C., Zhang, H. S., a Gregory, P. D. (2010). Editace genomu s upravenými nukleázami zinkových prstů. Adresa. Reverend Genet. 11, 636-646.
tento přehled poskytuje spoustu skvělých informací o tom, jak lze generovat syntetické proteiny ZnF, a jde o jejich potenciální využití.
- Alam, S. L., Sun, J., Payne, M., Welch, B. D., Blake, B. K., Davis, D. R., Meyer, h. H., Emr, S. D., a Sundquist, W. I. (2004). Ubiquitinové interakce nzf zinkových prstů. EMBO J. 23, 1411-1421.
- Brown, R. S., Sander, C., and Argos, P. (1985). Primární struktura transkripčního faktoru TFIIIA má 12 po sobě jdoucích opakování. FEBS Lett. 186, 271-274.
- Elrod-Erickson, m., Rould, m. a., Nekludova, L., and Pabo, C. O. (1996). Zif268 protein-DNA komplex rafinovaný na 1,6 A: modelový systém pro pochopení interakcí zinkových prstů a DNA. Struktura 4, 1171-1180.
- Grishin, N. V. (2001). Treble clef finger-funkčně rozmanitý strukturální motiv vázající zinek. Nukleové Kyseliny Rez.29, 1703-1714.
- Hahn, s., and Roberts, s. (2000). Zinkové pásové domény obecných transkripčních faktorů TFIIB a Brf: konzervované funkční povrchy, ale různé role při iniciaci transkripce. Geny Dev. 14, 719-730.
- Laici, J. H., Lee, B. M. a Wright, P. E. (2001). Proteiny zinkových prstů: nové poznatky o strukturální a funkční rozmanitosti. Curre. Opine. Struct. Biol. 11, 39-46.
- Lee, M. S., Gippert, G. P., Soman, K. V., Pouzdro, D. A., Wright, P. E. (1989). Trojrozměrná struktura řešení jedné domény vázající dna zinkového prstu. Věda 245, 635-637.
- Michael, S. F., Kilfoil, V. J., Schmidt, M. H., Amann, B. T., Berg, J. M. (1992). Kovové vazebné a skládací vlastnosti minimalistického peptidu zinkových prstů Cys2His2. Proc. Natle. Acad. Věda. U. S. A. 89, 4796-4800.
- Miller, J., McLachlan, a. D., and Klug, a. (1985). Opakující se domény vázající zinek v transkripčním faktoru proteinu IIIA z oocytů Xenopus. EMBO J. 4, 1609-1614.
- Pavletich, N.P., and Pabo, C. O. (1991). Zinkový prst-rozpoznávání DNA: krystalová struktura komplexu Zif268-DNA na 2.1 A. Science 252, 809-817.
- Urnov, F. D., Prutu, E. J., Holmes, M. C., Zhang, H. S., a Gregory, P. D. (2010). Editace genomu s upravenými nukleázami zinkových prstů. Adresa. Reverend Genet. 11, 636-646.