亜鉛フィンガー（ZnF）タンパク質は、多種多様な生物学的機能を果たすタンパク質の大規模で多様なファミリーです。 その多様性のために、すべてのZnFタンパク質を結合するものの単純な定義を考え出すことは困難であるが、最も一般的なアプローチは、少なくとも1つの亜鉛イオンによる配位を必要とするすべての小さな機能的ドメインとして定義することである(Laity et al., 2001). 亜鉛イオンはタンパク質自体の集積を安定化させる働きをし、一般に結合標的には関与しない。 「フィンガー」は、Ｚｎイオンによって一緒に保持される二次構造（αヘリックスおよびβシート）を指す。 亜鉛フィンガー含有ドメインは、典型的には、相互作用因子、結合ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質または小分子として機能する（Ｌａｉｔｙ ｅ ｔ ａ ｌ．, 2001).
ZnFタンパク質ファミリー
Cys2His2は、最初に発見されたドメイン（Krüppel型としても知られている）であった。 これは、アフリカツメガエルのIIIA転写因子の繰り返しドメインとして最初に発見された（Brown et al. ら、１ ９ ８ ５；Ｍｉｌｌｅｒ ｅ ｔ ａ ｌ．, 1985). IIIAは、Cys2His2ドメインを構成する30アミノ酸の九つの繰り返しを持っています。 それぞれのドメインは左利きのβ β α二次構造を形成し、βシートヘアピン上の二つのシステインとαヘリックス中の二つのヒスチジンの間にZnイオンを配位し、したがってCys2His2という名前が付けられた（Lee et al., 1989). これらは高度に保存されているだけでなく、螺旋を形成することを可能にする一般的な疎水性コアも存在する。 他の残基は、大きな配列多様性を示すことができる（Ｍｉｃｈａｅｌ ｅ ｔ ａ ｌ．, 1992). Dnaに結合するcys2his2亜鉛指は、より大きなタンパク質の一部として2-4タンデムドメインを有する傾向がある。 Αヘリックスの残基は、ＤＮＡの主溝中のヌクレオチドを「読み取る」ことによって、特定のＤＮＡ配列モチーフと特異的な接触を形成する（Ｅｌｒｏｄ−Ｅｒｉｃｋｓｏｎ ｅ ｔ ａ ｌ． ら，１ ９ ９ ６；ＰａｖｌｅｔｉｃｈおよびＰａｂｏ，１ ９ ９ １）。 Cys2his2タンパク質は、ほとんどの種の転写因子の最大のグループです。 非DNA結合タンパク質は、はるかに柔軟な三次構造を有することができる。 Cys2His2蛋白質の例は蛋白質およびCTFCの転写因子のApoptosis(IAP)の家族の抑制剤を含んでいます。
高音部記号の指は、構造と機能の両方の面でZnF protiensの非常に多様なグループです。 彼らを家族にするのは、特にあなたが目を細めている場合（Grishin、2001）、音楽の高音音部記号のように少し見える彼らのコアで共有された折り目です。 ほとんどの高音部記号の指のモチーフは、βヘアピン、可変ループ領域、βヘアピン、およびαヘリックスを有する。 Βヘアピンとαヘリックスの”ナックル”には、Znイオンを配位するのに必要なCys-x-x-Cys配列が含まれています。 高音部記号の指は、多くの場合、例えば、L24EとS14リボソームタンパク質と薬指ファミリーのようなタンパク質構造のコアを形成します。
亜鉛リボンは、他の二つの主要なグループよりも少し構造的に複雑ではありません。 亜鉛リボンは、2つの亜鉛ナックル、しばしばβヘアピンを含み、一方のナックル上の2-4の他の残基によって分離された2つのCys残基と、他方のCys-x-x-Cysを介して亜鉛イオンを配位する（Hahn and Roberts、2000）。 亜鉛リボン含有タンパク質の例としては、RNAPIIとの複合体がDNAに結合するための基底転写因子TFIISおよびTFIIB、および亜鉛リボンを使用してユビキチンに結合, 2004). Cys2his2、高音部記号指、および亜鉛リボンは、亜鉛指の大部分を形成するが、これら三つにきちんと収まらないいくつかの他の小さなグループがあります。
亜鉛フィンガータンパク質の実用化
ZnFタンパク質の特異性が理解されるとすぐに、合成ZnFタンパク質を作成するというアイデアは、多くのバイオテ Cys2his2モチーフは、それぞれのαヘリックス上の残基に応じて特定のヌクレオチド三重項を認識します。 これは、タンパク質内の特定のZnFモチーフをタンデムで設計することによって、非常に特定のDNA配列を認識するために使用することができる単純なコードを形成すると考えられていた。 タンパク質の別のドメインは、ZnFが標的配列を結合した後、いくつかの所望の生物学的機能を果たすことができる。 例えば、ゲノム内のある特定の点で切断し、トランスジェニック要素を挿入する。 しかし、悲しいかな、それはそれほど単純ではありませんでした。 ZnF認識残基はまた、隣接する要素に対する交差認識を有し、したがって、各モチーフは、その周囲の要素の文脈で選択されなければならない。 これらの問題は、現在、主に対処されている（Urnov et al., 2010). カスタムZnFタンパク質は、研究者が自分の質問に対処するために利用可能になりました。 天気この技術は、より信頼できる方法を置き換えるのに十分な魅力的になるだろう見られることが残っています。
Zinc Finger Protein Additional Reading
Krishna,S.S.,Majumdar,I.,And Grishin,N.V.(2003). 亜鉛指の構造分類：調査と要約。 核酸Res.31,532-550.
この論文は、ZnF構造の現在の分類と理解の基礎を築いたものです。 これは、以前に亜鉛指であると理解されていなかったタンパク質を一緒にする責任があった。
Wolfe,S.A.,Nekludova,L.,And Pabo,C.O.(2000). Cys2His2亜鉛指タンパク質によるDNA認識。 アンヌ バイオフィスバイオフィスバイオフィスバイオフィス バイオモル ——- 29, 183-212.
これは古いレビューですが、ZnFタンパク質、特にCys2His2の発見と分類の良い概要を示しています。
Urnov,F.D.,Rebar,E.J.,Holmes,M.C.,Zhang,H.S.,Gregory,P.D.(2010). 遺伝子組換えジンクフィンガーヌクレアーゼによるゲノム編集。 ナット ジュネット牧師 11, 636-646.
このレビューは、合成ZnFタンパク質をどのように生成し、その潜在的な用途を超えることができるかについての多くの素晴らしい情報を提供します。
- とができるようにすることを目的としています。 Nzf亜鉛指のユビキチン相互作用。 EMBO J.23,1411-1421.
- Brown,R.S.,Sander,C.,And Argos,P.(1985). 転写因子TFIIIAの一次構造は、12の連続した繰り返しを有する。 FEBS Lett. 186, 271-274.
- Elrod-Erickson,M.,Rould,M.A.,Nekludova,L.,And Pabo,C.O.(1996). 1.6Aで精製されたzif268タンパク質-DNA複合体：亜鉛フィンガー-DNA相互作用を理解するためのモデルシステム。 1171年から1180年にかけて建造された。
- Grishin,N.V.(2001). 高音記号の指-機能的に多様な亜鉛結合構造モチーフ。 Nucleic Acids Res.29,1703-1714.
- Hahn,S.,And Roberts,S.(2000). 一般的な転写因子TFIIBとBrfのジンクリボンドメイン：保存された機能的表面が、転写開始における異なる役割。 遺伝子Dev. 14, 719-730.
- Laity,J.H.,Lee,B.M.,And Wright,P.E.(2001). ジンクフィンガータンパク質: 構造的および機能的多様性に関する新しい洞察。 カー オピン ——- バイオル 11, 39-46.
- Lee,M.S.,Gippert,G.P.,Soman,K.V.,Case,D.A.,Wright,P.E.(1989). 単一の亜鉛指DNA結合ドメインの三次元溶液構造。 科学245,635-637.
- Michael,S.F.,Kilfoil,V.J.,Schmidt,M.H.,Amann,B.T.,And Berg,J.M.(1992). 最小主義のCys2His2亜鉛指のペプチッドの金属の結合そして折る特性。 プロク… ナトル アカド サイ… 89,4796-4800とができるようになってきた。 アフリカツメガエル卵母細胞からのタンパク質転写因子IIIAにおける反復的な亜鉛結合ドメイン。 エンボJ.4,1609-1614.
- Pavletich,N.P.,And Pabo,C.O.(1991). Zinc finger-DNA認識：2.1AにおけるZif268-DNA複合体の結晶構造.Science252,809-817.
- Urnov,F.D.,Rebar,E.J.,Holmes,M.C.,Zhang,H.S.,Gregory,P.D.(2010). 遺伝子組換えジンクフィンガーヌクレアーゼによるゲノム編集。 ナット ジュネット牧師 11, 636-646.