a cink ujj (ZnF) fehérjék egy hatalmas, változatos fehérjecsalád, amely sokféle biológiai funkciót szolgál. Sokféleségük miatt nehéz egyszerű meghatározást találni arra, hogy mi egyesíti az összes ZnF fehérjét; a leggyakoribb megközelítés azonban az, hogy azokat minden kicsi, funkcionális doménként definiáljuk, amelyek legalább egy cinkion általi koordinációt igényelnek (Laity et al., 2001). A cinkion maga a fehérje integrációjának stabilizálására szolgál, és általában nem vesz részt a kötési célokban. Az ” ujj ” a Zn-ion által összetartott másodlagos struktúrákra utal (a c-n-hélix és a c-n-lap). A cink ujját tartalmazó domének általában interaktorként, kötő DNS-ként, RNS-ként, fehérjékként vagy kis molekulákként szolgálnak (Laity et al., 2001).
Znf Fehérjecsaládok
a Cys2His2 volt az első felfedezett domén (más néven KR Pcsppel-típus). Kezdetben ismétlődő doménként fedezték fel a IIIA transzkripciós faktor ban ben Xenopus laevis (Brown et al., 1985; Miller et al., 1985). A IIIA kilenc ismétléssel rendelkezik a Cys2His2 domént alkotó 30 aminosavból. Minden domén egy balkezes másodlagos struktúrát alkot, és egy Zn-iont koordinál a két cisztein között az a-lap hajtűn és két Histidin között az a-hélixen, innen ered a cys2his2 név (Lee et al., 1989). Ezek a lakások nagyon konzerváltak, valamint egy általános hidrofób mag, amely lehetővé teszi a spirál kialakulását. A többi maradék nagy szekvencia sokféleséget mutathat (Michael et al., 1992). Cys2His2 a DNS-t kötő cink ujjak általában 2-4 tandem domént tartalmaznak egy nagyobb fehérje részeként. Az alfa-hélixek maradványai specifikus érintkezőket képeznek egy specifikus DNS-szekvencia motívummal azáltal, hogy a nukleotidokat a DNS fő barázdájában” leolvassák ” (Elrod-Erickson et al., 1996; Pavletich és Pabo, 1991). A Cys2His2 fehérjék a transzkripciós faktorok legnagyobb csoportja a legtöbb fajban. A nem DNS-kötő fehérjék sokkal rugalmasabb tercier szerkezettel rendelkezhetnek. A Cys2His2 fehérjék közé tartozik például az apoptózis (IAP) Proteincsalád inhibitora és a ctfc transzkripciós faktor.
a Treble clef ujjak a ZnF protiens nagyon változatos csoportja mind a szerkezet, mind a funkció szempontjából. Ami családgá teszi őket, az egy közös hajtás, amely kissé hasonlít egy zenei magas hangjegyre, különösen, ha hunyorog (Grishin, 2001). A legtöbb magas hangjegyű ujjmotívumnak van egy adapterek hajtűje, egy változó huroktartománya, egy adapterek hajtűje és egy adapterek hélixe. Az “ököl”, a “hélix” és a “hélix” a Zn-ion koordinálásához szükséges Cys-x-x-Cys szekvenciát tartalmazza. A magas kulcsú ujjak gyakran alkotják a fehérje struktúrák magját, például az L24E és az S14 riboszomális fehérjéket és a gyűrűsujj családot.
a Cinkszalagok szerkezetileg kevésbé összetettek, mint a másik két fő csoport. A cinkszalagok két cinkcsuklót tartalmaznak, gyakran 6-os hajtűket, amelyek egy cinkionot koordinálnak egy két Cys-rezidúron keresztül, amelyeket az egyik csuklón 2-4 másik maradék választ el egymástól, a másikon pedig egy Cys-x-X-Cys (Hahn and Roberts, 2000). A cinkszalagot tartalmazó fehérjék közé tartoznak a tfiis és a tfiib bazális transzkripciós faktorok, amelyek egy rnapii-vel rendelkező komplexhez kötik a DNS-t, és az Npl4 magfehérje, amely cinkszalagot használ az ubiquitin megkötésére (Alam et al., 2004). A Cys2His2, a treble clef ujjak és a cink szalagok alkotják a cink ujjak többségét, de számos más kisebb csoport is van, amelyek nem illeszkednek szépen ebbe a háromba.
a Cinkujj fehérjék gyakorlati felhasználása
amint megértették a ZnF fehérjék specifitását, a szintetikus znf fehérjék létrehozásának ötlete számos biotechnológiai vállalat középpontjába került. Cys2His2 a motívumok mindegyike felismer egy adott nukleotid-triplettet, attól függően, hogy milyen maradványok vannak a sajátjukon. Úgy gondolták, hogy ez egy egyszerű kódot képez, amely felhasználható a nagyon specifikus DNS-szekvenciák felismerésére azáltal, hogy specifikus ZnF-motívumokat tervez egy fehérjén belül. A fehérje egy másik doménje ezután szolgálhat valamilyen kívánt biológiai funkciót, miután a ZnF megkötötte a célszekvenciát. Például a genom egy meghatározott pontján történő vágás és egy transzgenikus elem behelyezése. De sajnos nem volt ilyen egyszerű. A ZnF felismerési maradványok keresztfelismeréssel rendelkeznek a szomszédos elemekkel is, ezért minden motívumot a körülötte lévők összefüggésében kell kiválasztani. Ezekkel a kérdésekkel ma már nagyrészt foglalkoztak (Urnov et al., 2010). Az egyedi ZnF fehérjék már elérhetők a kutatók számára, hogy megválaszolják saját kérdéseiket. Időjárás ez a technológia elég vonzó lesz ahhoz, hogy helyettesítse a megbízhatóbb módszereket.
cink ujj fehérje további olvasás
Krishna, SS, Majumdar, I., and Grishin, N. V. (2003). A cink ujjak szerkezeti osztályozása: felmérés és összefoglaló. Nukleinsavak Res. 31, 532-550.
ez a tanulmány lefektette a znf szerkezetének jelenlegi osztályozásának és megértésének alapját. Feladata volt olyan fehérjék összegyűjtése, amelyeket korábban nem értettek cink ujjaknak.
Wolfe, S. A., Nekludova, L., and Pabo, C. O. (2000). DNS felismerés Cys2His2 cink ujj fehérjék által. Annu. Biophys Tiszteletes. Biomol. Struct. 29, 183-212.
ez egy régebbi áttekintés, de jó áttekintést nyújt a ZnF fehérjék, különösen a Cys2His2 felfedezéséről és osztályozásáról.
Urnov, F. D., Rebar, E. J., Holmes, M. C., Zhang, H. S. és Gregory, P. D. (2010). Genomszerkesztés mesterséges cink ujj nukleázokkal. Nat. Genet Tiszteletes. 11, 636-646.
ez az áttekintés sok nagyszerű információt nyújt arról, hogyan lehet szintetikus znf fehérjéket előállítani, és áttekinti a lehetséges felhasználásukat.
- Alam, S. L., Sun, J., Payne, M., Welch, B. D., Blake, B. K., Davis, D. R., Meyer, H. H., Emr, S. D. és Sundquist, W. I. (2004). Ubiquitin kölcsönhatások nzf cink ujjak. EMBO J. 23, 1411-1421.
- Brown, R. S., Sander, C. és Argos, P. (1985). A tfiiia transzkripciós faktor elsődleges szerkezete 12 egymást követő ismétléssel rendelkezik. FEBS Lett. 186, 271-274.
- Elrod-Erickson, M., Rould, M. A., Nekludova, L., and Pabo, C. O. (1996). Zif268 fehérje-DNS komplex 1,6 A-nál finomítva: Modellrendszer a cink ujj-DNS kölcsönhatások megértéséhez. 4. szerkezet, 1171-1180.
- Grishin, N. V. (2001). Treble clef finger-funkcionálisan változatos cinkkötő szerkezeti motívum. Nukleinsavak Res. 29, 1703-1714.
- Hahn, S., and Roberts, S. (2000). A tfiib és Brf általános transzkripciós faktorok cinkszalag doménjei: konzervált funkcionális felületek, de eltérő szerepük van a transzkripció iniciálásában. Gének Dev. 14, 719-730.
- Laity, J. H., Lee, B. M. és Wright, P. E. (2001). Cink ujj fehérjék: új betekintés a strukturális és funkcionális sokféleségbe. Curr. Opin. Struct. Biol. 11, 39-46.
- Lee, M. S., Gippert, G. P., Soman, K. V., Case, D. A. és Wright, P. E. (1989). Egyetlen cinkujj DNS-kötő domén háromdimenziós oldatszerkezete. Tudomány 245, 635-637.
- Michael, S. F., Kilfoil, V. J., Schmidt, M. H., Amann, B. T. és Berg, J. M. (1992). A minimalista Cys2His2 cink ujjpeptid fémkötési és hajtogatási tulajdonságai. Proc. NAT. Acad. Sci. U. S. A. 89, 4796-4800.
- Miller, J., McLachlan, A. D. és Klug, A. (1985). Ismétlődő cinkkötő domének a Xenopus petesejtekből származó IIIa fehérje transzkripciós Faktorban. EMBO J. 4, 1609-1614.
- Pavletich, N. P. és Pabo, C. O. (1991). Cink ujj-DNS felismerés:egy zif268-DNS komplex kristályszerkezete a 2.1 A. tudomány 252, 809-817.
- Urnov, F. D., Rebar, E. J., Holmes, M. C., Zhang, H. S. és Gregory, P. D. (2010). Genomszerkesztés mesterséges cink ujj nukleázokkal. Nat. Genet Tiszteletes. 11, 636-646.