ジンクフィンガーの構造、分類、機能および重要性



の 亜鉛指 （ＺＦ）は、大量の真核生物タンパク質中に存在する構造モチーフである。それらは、それらがそれらの操作に必要とされる亜鉛金属イオンを結合することができるので、それらは金属タンパク質の群に属する。ヒトの約1000の異なるタンパク質に1500を超えるZFドメインが存在すると予測されている.

「ジンクフィンガー」という用語は、TFIIIA転写因子の小さいDNA結合ドメインを詳細に研究しながら、1985年にMiller、McLachlanおよびKlugによって初めて作られた。 アフリカツメガエル, 数年前に他の作者によって記述された.

ZFモチーフを持つタンパク質は真核生物のゲノムに最も豊富に含まれており、遺伝子転写、タンパク質翻訳、代謝、他のタンパク質や脂質の折りたたみや組み立てなど、さまざまな必須の細胞プロセスに関与しています。 、とりわけプログラム細胞死.

索引

  • 1つの構造
  • 2分類
    • 2.1 C 2 H 2
    • 2.2 C2H
    • 2.3 C4（ループまたはリボン）
    • 2.4 C4（GATAファミリー）
    • 2.5 C6
    • 2.6亜鉛の指（C3HC4-C3H2C3）
    • 2.7 H2C2
  • 3つの機能
  • 4バイオテクノロジーの重要性
  • 5参考文献

構造

ＺＦモチーフの構造は極めて保存されている。通常、これらの反復領域は30〜60個のアミノ酸を有し、その二次構造は、ββαと表されるフォークおよびαヘリックスを形成する2つの逆平行βシートとして見出される。.

この二次構造は、疎水性相互作用および２つのシステイン残基および２つのヒスチジン残基によって与えられる亜鉛原子の配位によって安定化される（Cys）。2彼の2）ただし、複数の亜鉛原子を配位できるZFや、Cys残基とHis残基の順序が異なる他のZFがあります。.

ＺＦは、同じタンパク質内で直線的に構成されて、直列に繰り返すことができる。全て類似の構造を有するが、それらの機能を果たすために重要なアミノ酸残基の変化により互いに化学的に区別することができる。.

ＺＦ間の共通の特徴は、異なる長さのＤＮＡまたはＲＮＡ分子を認識するそれらの能力であり、それはそれらが当初転写因子としてのみ考えられていた理由である。.

一般に、認識はＤＮＡ中の３ｂｐの領域の認識であり、そしてそれはＺＦドメインを有するタンパク質がＤＮＡ分子のより大きな溝へのαらせんを示すときに達成される。.

分類

それらの性質および亜鉛原子との配位結合によって達成される異なる空間配置のために互いに異なる異なるZFモチーフがある。分類の1つは次のとおりです。

C2H2

これはZFによく見られるモチーフです。ほとんどの理由C2H2 それらはＤＮＡおよびＲＮＡとの相互作用に特異的であるが、それらはタンパク質 - タンパク質相互作用に関与していることが観察されている。それらは25〜30アミノ酸残基を有し、哺乳動物細胞における最大の調節タンパク質ファミリー内にある。.

C2H

それらはＲＮＡおよび他のいくつかのタンパク質と相互作用する。それらは主にレトロウイルスキャプシドのいくつかのタンパク質の一部として観察され、複製直後のウイルスRNAのパッケージングに協力している。.

C4 （ネクタイまたはリボン）

前記モチーフを有するタンパク質はＤＮＡ複製および転写に関与する酵素である。これらの良い例はファージT4とT7の主要な酵素かもしれません.

C4 （GATAファミリー）

このＺＦファミリーは、細胞発生中に多数の組織において重要な遺伝子の発現を調節する転写因子を含む。例えば、GATA-2および3因子は造血に関与しています.

C6

これらのドメインは酵母特異的、特にGAL4タンパク質であり、ガラクトースとメリビオースの使用に関与する遺伝子の転写を活性化します。.

亜鉛指（C3HC4-C3H2C3）

これらの特定の構造は２つのサブタイプのＺＦドメインを有する（Ｃ．3HC4 とC3H2C3）および多数の動植物タンパク質に存在する.

それらは真核生物におけるＤＮＡの修復に関与するＲＡＤ５のようなタンパク質中に見出される。免疫グロブリンの再構成に不可欠なRAG1にも含まれています.

H2C2

このZFドメインは、レトロウイルスとレトロトランスポゾンの統合部分において高度に保存されている。白色タンパク質に結合することにより、それに立体配座変化が生じる。.

機能

ＺＦドメインを有するタンパク質はいくつかの目的に役立つ：それらはリボソームタンパク質または転写アダプターに見出すことができる。それらはまた酵母RNAポリメラーゼIIの構造の不可欠な部分として検出された。.

それらは細胞内亜鉛恒常性およびアポトーシスまたはプログラム細胞死の調節に関与しているように思われる。さらに、他のタンパク質の折り畳みまたは輸送のためのシャペロンとして機能するZFを有するいくつかのタンパク質がある。.

脂質結合およびタンパク質 - タンパク質相互作用における重要な役割もまた、いくつかのタンパク質におけるZFドメインの重要な機能です。.

バイオテクノロジーの重要性

長年にわたり、ZFドメインの構造的および機能的な理解は、バイオテクノロジー目的のためのそれらの特性の使用を含む大きな科学的進歩をすることを可能にしました。.

ＺＦを有するいくつかのタンパク質は特定のＤＮＡドメインに対して高い特異性を有するので、現在、特定のＺＦの設計に多くの努力が注がれており、それはヒトにおける遺伝子治療において価値ある進歩をもたらし得る。.

興味深いバイオテクノロジーの応用はまた、遺伝子工学によって改変されたZFを有するタンパク質の設計からも生じる。所望の目的に応じて、これらのいくつかは、「亜鉛 - 亜鉛」フィンガーペプチドを加えることによって修飾することができ、これは、実質的にあらゆるＤＮＡ配列を高い親和性および特異性で認識することができる。.

修飾ヌクレアーゼを含むゲノムエディションは、現在最も有望な用途の1つです。この種の版は、興味のあるモデル系において直接遺伝機能に関する研究を実施する可能性を提供する。.

改変ＺＦヌクレアーゼを用いた遺伝子工学は、農学的に重要な植物の栽培品種の遺伝的改良の分野において科学者の注目を集めている。これらのヌクレアーゼは、タバコ植物において除草剤耐性型を産生する内因性遺伝子を修正するために使用されてきた。.

ＺＦを有するヌクレアーゼも哺乳動物細胞における遺伝子の付加に使用されてきた。問題のタンパク質を用いて、内因性遺伝子について定義された一連の対立遺伝子を有する一組の同質遺伝子型マウス細胞を作製した。.

このプロセスは、天然の発現条件および同質遺伝子環境における構造と機能の関係を研究するための、標識化および新しい対立遺伝子型の作成に直接適用される。.

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