Zinkové prsty, štruktúra, klasifikácia, funkcia

Primárna štruktúra zinkovej domény prstov C2H2, vrátane odkazov, ktoré koordinujú zinkový ión a so pozadím „ruky a prst“. Angel Herraez, Wikimedia Commons

Ten Zinkové prsty (ZF) sú štrukturálne motívy prítomné vo veľkom počte eukaryotov. Patria do skupiny metaloproteínov, pretože sú schopní zjednotiť ión zinkového kovu, ktorý potrebujú na svoju činnosť. Predpokladá sa, že u ľudí existuje viac ako 1500 domén ZF približne u približne 1 000 rôznych proteínov u ľudí.

Termín zinkový prst alebo „zinkový prst“ prvýkrát vytvoril v roku 1985 Miller, McLachlan a Klug, zatiaľ čo podrobne študovali malé domény DNA DNA DNA transkripčného faktora Tfiiia of Xenopus laevis, opísané iní autori pred niekoľkými rokmi.

Proteíny s motívmi ZF sú najhojnejšie v genóme eukaryotických organizmov a podieľajú sa na diverzite esenciálnych bunkových procesov, medzi ktorými vyniká genetická transkripcia, translácia proteínov, metabolizmus, skladanie a zostavenie iných proteínov a lipidov, naprogramovaná bunková smrť, medzi ďalší.

Štruktúra

Štruktúra motívov ZF je mimoriadne zachovaná. Zvyčajne majú tieto opakované oblasti 30 až 60 aminokyselín, ktorých sekundárna štruktúra je ako dva beta antiparalelné listy, ktoré tvoria vidličku a alfa proxy, ktorý je označovaný ako βα.

Táto sekundárna štruktúra je stabilizovaná hydrofóbnymi interakciami a koordináciou atómu zinku daného dvoma cysteínom a dvoma histidínovým odpadom (Cys₂Jeho₂). Existujú však ZF, ktoré môžu koordinovať viac ako jeden atóm zinku a ďalšie, kde sa poradie Cys a jeho odpad.

Môže vám slúžiť: kyselina palmtoleová: štruktúra, funkcie, kde je

ZF sa môžu opakovať v dávke, lineárne nakonfigurované v rovnakom proteíne. Všetky majú podobné štruktúry, ale môžu sa chemicky rozlišovať variáciami kľúčového odpadu z aminokyselín na plnenie svojich funkcií.

Spoločnou charakteristikou medzi ZF je jej schopnosť rozpoznať molekuly DNA alebo RNA rôznych dĺžok, a preto sa pôvodne považovali za iba transkripčné faktory.

Všeobecne platí, že rozpoznávanie sú oblastiami 3pb v DNA a dosahujú sa, keď proteín s doménou ZF predstavuje vrtule alfa do hlavnej drážky molekuly DNA DNA.

Klasifikácia

Existujú rôzne dôvody ZF, ktoré sa navzájom líšia svojou povahou a rôznymi konfiguráciami priestoru, ktoré dosahujú koordinačné odkazy s atómom zinku. Jedna z klasifikácií je nasledovná:

C₂H₂

To je dôvod, prečo sa bežne vyskytuje v ZF. Väčšina dôvodov c₂H₂ Sú špecifické pre interakciu s DNA a RNA, boli však pozorované, že sa zúčastňujú na interakciách proteín-proteín. Majú 25 až 30 aminokyselinový odpad a sú v rámci najväčšej rodiny regulačných proteínov u cicavcov.

C₂H

Interagovať s RNA a niektorými ďalšími proteínmi. Sú pozorované hlavne ako súčasť niektorých proteínov retrovírusového kapsidu, spolupracujúca pri balení vírusovej RNA hneď po replikácii.

C₄ (slučka alebo páska)

Proteíny s týmto motívom sú enzýmy zodpovedné za replikáciu a transkripciu DNA. Dobrým príkladom z nich môžu byť surové enzýmy fágov T4 a T7.

C₄ (Rodina Gata)

Táto rodina ZF obsahuje transkripčné faktory, ktoré regulujú expresiu dôležitých génov v mnohých tkanivách počas vývoja buniek. Napríklad gata-2 a 3 faktory sú zapojené do hematopoézy.

Môže vám slúžiť: ATP (adenozín triffosfát)

C₆

Tieto domény sú typické pre kvasinky, konkrétne proteín GAL4, ktorý aktivuje transkripciu génov zapojených do používania galaktózy a memi.

Zinkové prsty (c₃HC₄-C₃H₂C₃)

Tieto konkrétne štruktúry majú 2 podtypy domény ZF (C₃HC₄ a c₃H₂C₃) a sú prítomné v mnohých živočíšnych a rastlinných proteínoch.

Nachádzajú sa v proteínoch, ako je RAD5, zapojené do opravy DNA v eukaryotických organizmoch. Nachádzajú sa tiež v RAG1, nevyhnutné na opätovnú konfiguráciu imunoglobulínov.

H₂C₂

Táto doména ZF je vysoko konzervovaná v integráloch retrovírusu a retrotransposonu; Pri spájaní bieleho proteínu spôsobuje rovnakú konformačnú zmenu.

Funkcia

Proteíny domén ZF slúžia na rôzne účely: Nachádzajú sa v ribozomálnych proteínoch alebo transkripčných adaptéroch. Boli tiež detegované ako neoddeliteľná súčasť štruktúry RNA polymerázy kvasiniek.

Zdá sa, že sa podieľajú na homeostáze intracelulárnej zinku a regulácii apoptózy alebo naprogramovanej bunkovej smrti. Okrem toho existujú niektoré proteíny ZF, ktoré fungujú ako chaperóny na skladanie alebo transport iných bielkovín.

Lipidová únia a základná úloha v interakciách proteín-proteín sú tiež vynikajúcimi funkciami domén ZF v niektorých proteínoch.

Biotechnologický význam

V priebehu rokov štrukturálne a funkčné chápanie domén ZF umožnilo veľké vedecké pokroky, ktoré naznačujú použitie ich charakteristík na biotechnologické účely.

Pretože niektoré proteíny ZF majú veľkú špecifickosť v dôsledku určitých domén DNA, v súčasnosti sa veľké úsilie investuje do konkrétneho dizajnu ZF, ktorý môže poskytnúť cenný pokrok v génovej terapii u ľudí.

Môže vám slúžiť: Čínska flóra a fauna: Reprezentatívne druhy

Zaujímavé biotechnologické aplikácie tiež vyplývajú z dizajnu proteínov s ZF modifikovanou genetickým inžinierstvom. V závislosti od požadovaného konca je možné niektoré z nich modifikovať pridaním prstov prstami „Poli Zinok“, ktoré sú schopné prakticky rozpoznať akúkoľvek sekvenciu DNA s veľkou afinitou a špecifickosťou.

Genomické vydanie s modifikovanými nukleas je jednou z najsľubnejších aplikácií dnes. Tento typ vydania ponúka možnosť vykonávať štúdie genetickej funkcie priamo v systéme záujmu.

Genetické inžinierstvo s použitím modifikovaných nukleasov ZF upútalo pozornosť vedcov v oblasti genetického zlepšovania kultivarov agronomického významu. Tieto nukleas sa použili na korekciu endogénneho génu, ktorý produkuje herbicídne tvary v tabakových rastlinách.

Nukleas s ZF sa tiež použil na pridávanie génov do cicavčích buniek. Dotknuté proteíny sa použili na generovanie súboru izogénnych myších buniek so sériou alel definovaných pre endogénny gén.

Takýto proces má priamu aplikáciu v označovaní a tvorbe nových alelických foriem na štúdium štruktúry a funkčných vzťahov v podmienkach natívneho expresie a v izogénnych prostrediach.

Odkazy

1. Berg, J. M. (1990). Domény zinkových prstov: hypotézy a súčasné vedomosti. Ročný prehľad biofyziky a biofyzikálnej chémie, 19(39), 405-421.
2. Kluska, K., Adamczyk, J., & Krȩzel, a. (2017). Kovové väzobné vlastnosti zinkových prstov s prirodzene viazaným miestom kovového kovu. Hatallomika, 10(2), 248-263.