as proteínas do dedo zinco (ZnF) são uma família massiva e diversificada de proteínas que servem uma grande variedade de funções biológicas. Devido à sua diversidade, é difícil chegar a uma definição simples do que une todas as proteínas ZnF; no entanto, a abordagem mais comum é defini-las como todos os pequenos domínios funcionais que requerem coordenação por pelo menos um íon de zinco (leigos et al., 2001). O íon zinco serve para estabilizar a integração da proteína em si, e geralmente não está envolvido em metas de ligação. O “dedo” refere-se às estruturas secundárias (α-hélice e β-folha) que são mantidas juntas pelo íon Zn. Os domínios contendo dedos de zinco normalmente servem como interactores, DNA de ligação, RNA, proteínas ou pequenas moléculas (leigos et al., 2001).
famílias de proteínas ZnF
Cys2His2 foi o primeiro domínio descoberto (também conhecido como tipo Krüppel). Foi descoberto inicialmente como um domínio repetitivo no fator de transcrição IIIA em Xenopus laevis (Brown et al., 1985; Miller et al., 1985). A divisão IIIA tem nove repetições dos 30 aminoácidos que compõem o domínio Cys2His2. Cada domínio forma uma estrutura secundária ββα canhota, e coordena um íon Zn entre duas cisteínas na placa β e duas histidinas Na α-helix, daí o nome Cys2His2 (Lee et al., 1989). Estas residências são altamente conservadas, bem como um núcleo hidrofóbico geral que permite a forma da hélice. Os outros resíduos podem mostrar uma grande diversidade de sequências (Michael et al., 1992). Os dedos de zinco Cys2His2 que se ligam ao DNA tendem a ter domínios tandem 2-4 como parte de uma proteína maior. Os resíduos das hélices Alfa formam contatos específicos com um motivo específico de sequência de DNA por “leitura” dos nucleótidos no sulco principal do DNA (Elrod-Erickson et al., 1996; Pavletich and Pabo, 1991). As proteínas Cys2His2 são o maior grupo de fatores de transcrição na maioria das espécies. As proteínas não ligadas ao ADN podem ter uma estrutura terciária muito mais flexível. Exemplos de proteínas Cys2His2 incluem o inibidor da apoptose (IAP) família de proteínas e o Fator de transcrição CTFC.Os dedos das fendas Treble são um grupo muito diversificado de protiens ZnF, tanto em termos de estrutura quanto de função. O que faz deles uma família é uma dobra compartilhada em seu núcleo que se parece um pouco com uma clave musical, especialmente se você squint (Grishin, 2001). A maioria dos motivos da fenda do dedo tem um gancho β, uma região de laço variável, um gancho β e uma hélice α. O nó do gancho β e a hélice α contêm a sequência Cys-x-x-Cys necessária para coordenar o íon Zn. Dedos de clave Treble muitas vezes formam o núcleo de estruturas proteicas, por exemplo, as proteínas l24e e S14 ribossomais e a família de dedos anelares.As fitas de zinco são um pouco menos estruturalmente complexas que os outros dois grandes grupos. As fitas de zinco contêm duas juntas de zinco, muitas vezes hapinas β, coordenando um íon de zinco através de duas residências Cys separadas por 2-4 outros resíduos em uma junta, e um Cys-x-Cys na outra (Hahn e Roberts, 2000). Exemplos de zinco fita contendo proteínas incluem os fatores de transcrição basal TFIIS e TFIIB que para um complexo com RNAPII ligar DNA, e o Npl4 nuclear núcleo de proteína que usa uma fita de zinco para ligar hidrolase (Alam et al., 2004). Cys2His2, dedos treble clef, e fitas de zinco formam a maioria dos dedos de zinco, mas há vários outros grupos menores que não se encaixam bem nestes três.Assim que a especificidade das proteínas ZnF foi compreendida, a ideia de criar proteínas ZNF sintéticas tornou-se o foco de muitas empresas de biotecnologia. Os motivos Cys2His2 reconhecem cada um um um tripleto nucleotídeo específico, dependendo dos resíduos na sua hélice α. Isto foi pensado para formar um código simples que poderia ser usado para reconhecer sequências de DNA muito específicas por engenharia de motivos específicos ZnF em conjunto dentro de uma proteína. Outro domínio da proteína poderia então servir alguma função biológica desejada, uma vez que o ZnF ligasse a sequência alvo. Por exemplo, corte em um ponto específico do genoma e inserção de um elemento transgênico. Mas, infelizmente, não foi assim tão simples. Os resíduos de reconhecimento ZnF também têm reconhecimento cruzado para elementos adjacentes, portanto cada motivo deve ser escolhido no contexto daqueles ao seu redor. Estas questões foram agora amplamente abordadas (Urnov et al., 2010). As proteínas ZNF personalizadas estão agora disponíveis para os investigadores abordarem as suas próprias questões. Tempo esta tecnologia tornar-se-á atraente o suficiente para substituir métodos mais confiáveis permanece para ser visto.Krishna, S. S., Majumdar, I., and Grishin, N. V. (2003). Classificação estrutural dos dedos de zinco: levantamento e resumo. Nucleic Acids Res. 31, 532-550.
este artigo lançou as bases para a nossa actual classificação e compreensão da estrutura da ZnF. Foi responsável por reunir proteínas que não eram anteriormente entendidas como dedos de zinco.
Wolfe, S. A., Nekludova, L., and Pabo, C. O. (2000). DNA recognition by Cys2His2 zinc finger proteins. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Estrutura. 29, 183-212.
esta é uma revisão mais antiga, mas dá uma boa visão geral da descoberta e classificação de proteínas ZnF, especialmente Cys2His2.
Urnov, F. D., Vergalhões, E. J., Holmes, M. C., Zhang, H. S., e Gregory, P. D. (2010). Edição de genomas com nucleases de dedos de zinco. Conversao. Rev. Genet. 11, 636-646.
esta revisão dá uma grande quantidade de informações sobre como as proteínas sintéticas ZnF podem ser geradas e ultrapassa seus potenciais usos.
- Alam, S. L., Sol, J., Pereira, M., Welch, B. D., Blake, B. K., Davis, D. R., Meyer, H. H., Emr, S. D., e Sundquist, W. I. (2004). Interacções da ubiquitina com os dedos de zinco NZF. EMBO J. 23, 1411-1421.
- Brown, R. S., Sander, C., and Argos, P. (1985). A estrutura primária do fator de transcrição TFIIA tem 12 repetições consecutivas. FEBS Lett. 186, 271-274.Elrod-Erickson, M., Rould, M. A., Nekludova, L., and Pabo, C. O. (1996). Zif268 protein-DNA complex refined at 1.6 A: a model system for understanding zinc finger-DNA interactions. Estrutura 4, 1171-1180.
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- Hahn, S., and Roberts, S. (2000). The zinc ribbon domains of the general transcription factors TFIIB and Brf: conserved functional surfaces but different roles in transcription in iniciation. Genes Dev. 14, 719-730.Laiity, J. H., Lee, B. M., and Wright, P. E. (2001). Proteínas do dedo zinco: novos conhecimentos sobre a diversidade estrutural e funcional. Moeda. Opin. Estrutura. Biol. 11, 39-46.
- Lee, M. S., Gippert, G. P., Soman, K. V., Caso, D. A., e Wright, E. P. E. (1989). Estrutura de solução tridimensional de um único domínio de ligação do ADN a um dedo de zinco. Science 245, 635-637.
- Michael, S. F., Kilfoil, V. J.; Schmidt, M. H., Amann, B. T., e Berg, J. M. (1992). Propriedades de ligação e dobragem metálicas de um peptídeo de zinco Cys2His2. Procedimento. Natl. Acad. Ciência. U. S. A. 89, 4796-4800.
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- Pavletich, N. P., and Pabo, C. O. (1991). Zinc finger-DNA recognition: crystal structure of a Zif268-DNA complex at 2.1 A. Science 252, 809-817.
- Urnov, F. D., Vergalhões, E. J., Holmes, M. C., Zhang, H. S., e Gregory, P. D. (2010). Edição de genomas com nucleases de dedos de zinco. Conversao. Rev. Genet. 11, 636-646.