Ang daliri ng zinc (ZF) ay mga istrukturang motif na naroroon sa maraming mga protina ng eukaryotic. Nabibilang sila sa pangkat ng mga metalloproteins, dahil may kakayahang magbubuklod ang zinc metal ion, na hinihiling nila para sa kanilang operasyon. Mahigit sa 1,500 na mga domain ng ZF ang hinuhulaan na umiiral sa halos 1,000 iba't ibang mga protina sa mga tao.
Ang terminong zinc finger o "zinc finger" ay unang na-coined noong 1985 nina Miller, McLachlan, at Klug, habang pinag-aaralan nang detalyado ang maliit na mga domain na nagbubuklod ng DNA ng Xenopus laevis transcriptional factor TFIIIA, na inilarawan ng iba pang mga may-akda ilang taon na ang nakaraan. .
Graphic na representasyon ng zinc daliri motif sa mga protina (Thomas Splettstoesser (www.scistyle.com), sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)
Ang mga protina na may ZF motifs ay kabilang sa mga pinaka-sagana sa genome ng eukaryotic organism at lumahok sa isang pagkakaiba-iba ng mga mahahalagang proseso ng cellular, kasama rito ang transkripsyon ng gene, pagsasalin ng protina, metabolismo, ang natitiklop at pagpupulong ng iba pang mga protina at lipid. , na-program na kamatayan ng cell, bukod sa iba pa.
Istraktura
Ang istraktura ng ZF motifs ay lubos na natipid. Karaniwan ang mga paulit-ulit na rehiyon na ito ay may 30 hanggang 60 na amino acid, ang pangalawang istraktura na kung saan ay matatagpuan bilang dalawang antiparallel beta sheet na bumubuo ng isang hairpin at isang alpha helix, na kung saan ay sinasabing bilang ββα.
Ang sinabi pangalawang istraktura ay nagpapatatag ng mga pakikipag-ugnay ng hydrophobic at sa pamamagitan ng koordinasyon ng isang zinc atom na ibinigay ng dalawang cysteine at dalawang residid ng histidine (Cys 2 His 2 ). Gayunpaman, mayroong mga ZF na maaaring mag-coordinate ng higit sa isang atom ng zinc at iba pa kung saan nag-iiba ang order ng Cys at His residues.
Ang mga ZF ay maaaring paulit-ulit sa isang batch, na linearly na-configure sa parehong protina. Ang lahat ay may katulad na mga istruktura, ngunit maaaring magkakaiba sa chemically mula sa bawat isa sa pamamagitan ng mga pagkakaiba-iba ng key ng residue ng amino acid sa katuparan ng kanilang mga pag-andar.
Ang isang karaniwang tampok sa mga ZFs ay ang kanilang kakayahang kilalanin ang mga molekula ng DNA o RNA na magkakaibang haba, na ang dahilan kung bakit sila una ay itinuturing na mga salik lamang sa transkripsyon.
Sa pangkalahatan, ang pagkilala ay ng mga 3bp na rehiyon sa DNA at nakamit kapag ang ZF domain protein ay nagtatanghal ng alpha helix sa pangunahing uka ng molekula ng DNA.
Pag-uuri
Mayroong iba't ibang mga motif ng ZF na naiiba sa bawat isa sa pamamagitan ng kanilang likas na katangian at ang magkakaibang mga pagsasaayos ng spatial na nakamit ng mga koordinasyon ng koordinasyon na may zinc atom. Ang isa sa mga pag-uuri ay ang mga sumusunod:
C
Ito ay isang karaniwang nahanap na motif sa ZFs. Karamihan sa mga motif ng C 2 H 2 ay tiyak para sa pakikipag-ugnay sa DNA at RNA, gayunpaman, naobserbahan silang lumahok sa mga pakikipag-ugnay sa protina-protina. Mayroon silang pagitan ng 25 at 30 na mga residue ng amino acid at matatagpuan sa loob ng pinakamalaking pamilya ng mga regulasyon na protina sa mga selula ng mammalian.
Pangunahing istruktura ng isang domain ng daliri ng C2H2, kasama ang mga bono na nagkoordina sa zinc ion at may background na "kamay at daliri" (AngelHerraez, sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)
C
Nakikipag-ugnay sila sa RNA at ilang iba pang mga protina. Ang mga ito ay makikita higit sa lahat bilang bahagi ng ilang mga protina ng retrovirus capsid, na tumutulong sa pag-iimpake ng mga virus na RNA pagkatapos lamang ng pagtitiklop.
C
Ang mga protina na may ganitong motif ay mga enzyme na responsable para sa pagtitiklop at pagsulit ng DNA. Ang isang mabuting halimbawa ng mga ito ay maaaring ang T4 at T7 phage coarse enzymes.
C
Ang pamilyang ZF na ito ay binubuo ng mga salik ng transkripsyon na nag-regulate ng pagpapahayag ng mga mahahalagang gene sa maraming mga tisyu sa panahon ng pag-unlad ng cell. Ang GATA-2 at 3 mga kadahilanan, halimbawa, ay kasangkot sa hematopoiesis.
C
Ang mga domain na ito ay tipikal ng lebadura, partikular ang GAL4 na protina, na nagpapa-aktibo sa transkripsyon ng mga gen na kasangkot sa paggamit ng galactose at melibiose.
Zinc Fingers (C
Ang mga partikular na istrukturang ito ay nagtataglay ng 2 mga subtyp ng mga domain ng ZF (C 3 HC 4 at C 3 H 2 C 3 ) at naroroon sa maraming mga protina ng hayop at halaman.
Ang mga ito ay matatagpuan sa mga protina tulad ng RAD5, na kasangkot sa pag-aayos ng DNA sa mga eukaryotic organism. Ang mga ito ay matatagpuan din sa RAG1, mahalaga para sa muling pag-configure ng mga immunoglobulins.
H
Ang domain ng ZF na ito ay lubos na natipid sa mga integrates ng mga retrovirus at retrotransposon; sa pamamagitan ng pag-iikot sa target na protina ay nagdudulot ito ng pagbabago sa pagbabago sa loob nito.
Mga Tampok
Ang mga protina na may mga domain ng ZF ay nagsisilbi ng iba't ibang mga layunin: matatagpuan ito sa mga ribosomal na protina o sa mga adapter ng transkripsyon. Nakita din ang mga ito bilang isang mahalagang bahagi ng istraktura ng lebadura RNA polymerase II.
Lumilitaw ang mga ito na kasangkot sa intracellular zinc homeostasis at sa regulasyon ng apoptosis o programmed cell death. Bilang karagdagan, mayroong ilang mga protina ng ZF na gumaganap bilang chaperone para sa natitiklop o transportasyon ng iba pang mga protina.
Ang pagbubuklod sa mga lipid at isang kritikal na papel sa mga pakikipag-ugnay sa protina-protina ay kilalang mga function din ng mga domain ng ZF sa ilang mga protina.
Kahalagahan ng Biotechnological
Sa paglipas ng mga taon, ang istruktura at pagganap na pag-unawa sa mga domain ng ZF ay pinapayagan ang mahusay na mga pagsulong sa agham na kasangkot sa paggamit ng kanilang mga katangian para sa mga layunin ng biotechnological.
Yamang ang ilang mga protina ng ZF ay may mataas na pagtutukoy para sa ilang mga domain ng DNA, maraming pagsisikap ang kasalukuyang namuhunan sa disenyo ng mga tiyak na ZF, na maaaring magbigay ng mahalagang pagsulong sa gene therapy sa mga tao.
Ang mga kagiliw-giliw na aplikasyon ng biotechnological ay lumitaw din mula sa disenyo ng mga protina na may mga genetic na engineered ZF. Nakasalalay sa ninanais na layunin, ang ilan sa mga ito ay maaaring mabago sa pamamagitan ng pagdaragdag ng "poly zinc" na mga peptides ng daliri, na may kakayahang kilalanin ang halos anumang pagkakasunud-sunod ng DNA na may mataas na pagkakaugnay at pagtitiyak.
Ang binago na pagbabago ng genomic na pag-edit ay isa sa pinakahihintay na aplikasyon ngayon. Ang ganitong uri ng pag-edit ay nag-aalok ng posibilidad na magsagawa ng mga pag-aaral sa genetic function nang direkta sa modelo ng interes ng modelo.
Ang genetic engineering gamit ang mga binagong ZF na mga nuklear ay nakuha ang pansin ng mga siyentipiko sa larangan ng genetic na pagpapabuti ng mga halaman ng mga halaman ng kahalagahan ng agronomic. Ginamit ang mga nucleases na ito upang iwasto ang isang endogenous gene na gumagawa ng mga form na lumalaban sa herbicide sa mga halaman ng tabako.
Ang mga nuklear na may ZF ay ginamit din para sa pagdaragdag ng mga gene sa mga selula ng mammalian. Ang mga protina na pinag-uusapan ay ginamit upang makabuo ng isang hanay ng mga is cells ng mouse ng mouse na may isang hanay ng mga tinukoy na alleles para sa isang endogenous gene.
Ang nasabing proseso ay may isang direktang aplikasyon sa pag-tag at paglikha ng mga bagong allelic form upang pag-aralan ang istraktura at pag-andar ng mga relasyon sa mga katutubong kondisyon ng pagpapahayag at sa mga isogenic na kapaligiran.
Mga Sanggunian
- Berg, JM (1990). Mga domain ng daliri ng zinc: hypotheses at kasalukuyang kaalaman. Taunang Pagrepaso ng Biophysics at Biophysical Chemistry, 19 (39), 405–421.
- Dreier, B., Beerli, R., Segal, D., Flippin, J., & Barbas, C. (2001). Pag-unlad ng mga domain ng zink daliri para sa pagkilala sa pamilya ng 5'-ANN-3 'ng mga pagkakasunud-sunod ng DNA at ang kanilang paggamit sa pagtatayo ng mga artipisyal na transkripsyon na kadahilanan. JBC, (54).
- Gamsjaeger, R., Liew, CK, Loughlin, FE, Crossley, M., & Mackay, JP (2007). Malagkit na daliri: sink-daliri bilang motif ng pagkilala sa protina. Mga Uso sa Mga Pang-agham na Biochemical, 32 (2), 63-70.
- Klug, A. (2010). Ang Pagtuklas ng Zing Fingers at Ang kanilang mga Aplikasyon sa Regulasyon ng Gene at Manomeyment ng Genome. Taunang Pagrepaso sa Biochemistry, 79 (1), 213–231.
- Kluska, K., Adamczyk, J., & Krȩzel, A. (2017). Ang mga nagbubuklod na metal na katangian ng mga daliri ng sink na may natural na binago na site na nagbubuklod na metal. Ang mga metal, 10 (2), 248–263.
- Laity, JH, Lee, BM, & Wright, PE (2001). Mga protina ng daliri ng zinc: Bagong mga pananaw sa pagkakaiba-iba ng istruktura at pagganap. Kasalukuyang Opinyon sa Structural Biology, 11 (1), 39–46.
- Miller, J., McLachlan, AD, & Klug, A. (1985). Ang paulit-ulit na mga domain na nagbubuklod ng zinc sa protina factor ng transkripsyon IIIA mula sa Xenopus oocytes. Journal of Trace Element sa Eksperimentong Medisina, 4 (6), 1609–1614.
- Urnov, FD, Rebar, EJ, Holmes, MC, Zhang, HS, & Gregory, PD (2010). Ang pag-edit ng genome gamit ang mga engine na zinc daliri. Mga Review sa Kalikasan Mga Genetika, 11 (9), 636–646.