Zinkfinger sind kleines Protein Strukturmotive, die ein oder mehr Zinkionen koordinieren können, um zu helfen, ihre Falten zu stabilisieren. Sie können in mehrere verschiedene Strukturfamilien (Zinkfinger-Proteine) eingeteilt werden und normalerweise als Wechselwirkungsmodule fungieren, die DNA, RNS, Proteine oder kleine Moleküle binden. Der Name "Zinkfinger" wurde ursprünglich ins Leben gerufen, um das einem Finger ähnliche Äußere eines Diagramms zu beschreiben, die Hypothese aufgestellte Struktur der wiederholten Einheit im Abschrift-Faktor von Xenopus laevis IIIA zeigend.

Klassen

Zinkfinger koordinieren Zinkionen mit einer Kombination von cysteine und histidine Rückständen. Sie können durch den Typ und die Ordnung dieser Zinkkoordinieren-Rückstände (z.B, CysHis, Cys und Cys) klassifiziert werden. Eine systematischere Methode teilt sie in verschiedene "Falte-Gruppen ein, die" auf der gesamten Gestalt des Protein-Rückgrats im gefalteten Gebiet gestützt sind. Die allgemeinsten "Falte-Gruppen" von Zinkfingern sind das CysHis ähnliche (der "klassische Zinkfinger"), Violinschlüssel und Zinkzierband.

Der folgende Tisch zeigt die verschiedenen Strukturen und ihre Hauptmerkmale:

CysHis

Die CysHis ähnliche Falte-Gruppe ist bei weitem die am besten charakterisierte Klasse von Zinkfingern und ist in Säugetierabschrift-Faktoren äußerst üblich. Diese Gebiete nehmen eine einfache ββα-Falte an und haben das Aminosäure-Folge-Motiv:

X Cys X Cys X His X His

Diese Klasse von Zinkfingern kann eine Vielfalt von Funktionen wie verbindliche RNS und vermittelnde Wechselwirkungen des Protein-Proteins haben, aber ist für seine Rolle in mit der Folge spezifischen DNA BINDENDEN Proteinen wie Zif268 am besten bekannt. In solchen Proteinen kommen individuelle Zinkfinger-Gebiete normalerweise vor, weil sich Tandem mit zwei, drei, oder mehr Finger wiederholt, die das DNA BINDENDE Gebiet des Proteins umfassen. Diese Tandem-Reihe kann in der Hauptrinne der DNA binden und ist an 3-bp Zwischenräumen normalerweise unter Drogeneinfluss. Der α-helix jedes Gebiets (hat häufig die "Anerkennungsspirale" genannt), kann mit der Folge spezifische Kontakte zu DNA-Basen herstellen; Rückstände von einer einzelnen Anerkennungsspirale können sich mit 4 oder mehr Basen in Verbindung setzen, um ein überlappendes Muster von Kontakten mit angrenzenden Zinkfingern nachzugeben.

Knebel-Fingergelenk

Diese Falte-Gruppe wird durch zwei kurze β-strands definiert, die durch eine Umdrehung (Zinkfingergelenk) verbunden sind, gefolgt von einer kurzen Spirale oder Schleife und ähnelt dem klassischen Motiv von CysHis mit einem großen Teil der Spirale und β-hairpin gestutzt.

Die retroviral nucleocapsid (NC) Protein von HIV und anderem zusammenhängendem retroviruses sind Beispiele von Proteinen, die diese Motive besitzen. Der Zinkfinger des Knebel-Fingergelenkes im HIV NC Protein ist das Ziel einer Klasse von als Zinkfinger-Hemmstoffe bekannten Rauschgiften.

Violinschlüssel

Das Violinschlüssel-Motiv besteht aus einem β-hairpin an der N-Endstation und einem α-helix an der C-Endstation, dass jeder zwei ligands für die Zinkschwergängigkeit beiträgt, obwohl eine Schleife und ein zweiter β-hairpin der unterschiedlichen Länge und Angleichung zwischen dem N-Terminal β-hairpin und dem C-Terminal α-helix da sein können. Diese Finger sind in einer verschiedenen Gruppe von Proteinen da, die oft Folge oder funktionelle Ähnlichkeit mit einander nicht teilen. Die am besten charakterisierten Proteine, die Violinschlüssel-Zinkfinger enthalten, sind die Kernhormonempfänger.

Zinkzierband

Die Zinkzierband-Falte wird durch zwei Beta-Haarnadeln charakterisiert, die zwei strukturell ähnliche zinkbindende Subseiten bilden.

Zn/Cys

Die kanonischen Mitglieder dieser Klasse enthalten eine zweikernige Zinktraube, in der zwei Zinkionen durch sechs cysteine Rückstände gebunden werden. Diese Zinkfinger können in mehreren Abschrift-Faktoren einschließlich der Hefe Gal4 Protein gefunden werden.

Konstruierte Zinkfinger-Reihe

Das Erzeugen der Reihe von konstruierten Zinkfingern von CysHis ist die am meisten entwickelte Methode, um Proteine zu schaffen, die dazu fähig sind ins Visier zu nehmen, hat genomic DNA-Folgen gewünscht. Die Mehrheit der konstruierten Zinkfinger-Reihe basiert auf dem Zinkfinger-Gebiet des murine Abschrift-Faktors Zif268, obwohl einige Gruppen Zinkfinger-Reihe verwendet haben, die auf dem menschlichen Abschrift-Faktor SP1 gestützt ist. Zif268 hat drei individuelle Zinkfinger-Motive, die insgesamt eine 9 bp Folge mit der hohen Sympathie binden.

Die Struktur dieses zur DNA gebundenen Proteins wurde 1991 gelöst und hat sehr viel Forschung in die konstruierte Zinkfinger-Reihe stimuliert. 1994 und 1995 haben mehrere Gruppen Phage-Anzeige verwendet, um die Genauigkeit eines einzelnen Zinkfingers von Zif268 zu verändern.

Carlos F. haben Barbas. auch die Entwicklung der Zinkfinger-Technologie in der offenen Literatur gemeldet und sind mehrere Patente gewährt worden, die für die kommerzielle Entwicklung der Zinkfinger-Technologie wichtig gewesen sind. Typische konstruierte Zinkfinger-Reihe hat zwischen 3 und 6 individuellen Zinkfinger-Motiven und bindet Zielseiten im Intervall von 9 basepairs zu 18 basepairs in der Länge. Die Reihe mit 6 Zinkfinger-Motiven ist besonders attraktiv, weil sie eine Zielseite binden, die lang genug ist, um eine gute Chance zu haben, in einem Säugetiergenom einzigartig zu sein.

Es gibt zwei Hauptmethoden zurzeit hat gepflegt, konstruierte Zinkfinger-Reihe, Modulzusammenbau und ein Bakterienauswahl-System zu erzeugen, und es gibt etwas Debatte, über die Methode am besten für die meisten Anwendungen angepasst wird.

Modulzusammenbau

Die aufrichtigste Methode, neue Zinkfinger-Reihe zu erzeugen, soll kleineren Zinkfinger "Module" der bekannten Genauigkeit verbinden. Die Struktur des Zinkfinger-Proteins ist Zif268, der zur DNA gebunden ist, die von Pavletich und Pabo in ihrer 1991-Veröffentlichung beschrieben ist, Schlüssel zu viel von dieser Arbeit gewesen und beschreibt das Konzept des Erreichens von Fingern für jeden der 64 möglichen Grundpaar-Drillinge und dann des Mischens und des Zusammenbringens dieser Finger, um Proteine mit jeder gewünschten Folge-Genauigkeit zu entwerfen.

Der allgemeinste Modulzusammenbau-Prozess ist mit sich verbindenden getrennten Zinkfingern verbunden, die jeder eine 3 basepair DNA-Folge anerkennen können, 3-Finger-, 4-, 5-, oder 6-Finger-Reihe zu erzeugen, die Zielseiten im Intervall von 9 basepairs zu 18 basepairs in der Länge anerkennt. Eine andere Methode verwendet 2-Finger-Module, um Zinkfinger-Reihe mit bis zu sechs individuellen Zinkfingern zu erzeugen.

Das Barbas Laboratorium Des Scripps Forschungsinstituts hat Phage-Anzeige verwendet, um Zinkfinger-Gebiete zu entwickeln und zu charakterisieren, die die meisten DNA-Drilling-Folgen anerkennen

während eine andere Gruppe isoliert hat und individuelle Finger vom menschlichen Erbgut charakterisiert hat.

Ein potenzieller Nachteil mit dem Modulzusammenbau besteht im Allgemeinen darin, dass die Genauigkeit des individuellen Zinkfingers überlappen kann und vom Zusammenhang der Umgebungszinkfinger und DNA abhängen kann. Eine neue Studie hat demonstriert, dass ein hohes Verhältnis der durch den Modulzusammenbau erzeugten 3-Finger-Zinkfinger-Reihe scheitert, ihr beabsichtigtes Ziel mit der genügend Sympathie in einer Bakterienzwei-Hybriden-Feinprobe zu binden und zu scheitern, als Zinkfinger nucleases zu fungieren, aber die Erfolg-Rate war etwas höher, als Seiten der Form GNNGNNGNN ins Visier genommen wurden. Eine nachfolgende Studie hat Modulzusammenbau verwendet, um Zinkfinger nucleases sowohl mit der 3-Finger-Reihe als auch mit 4-Finger-Reihe zu erzeugen, und hat eine viel höhere Erfolg-Rate mit der 4-Finger-Reihe beobachtet. Eine Variante des Modulzusammenbaues, der den Zusammenhang von benachbarten Fingern in Betracht zieht, ist auch berichtet worden, und diese Methode neigt dazu, Proteine mit der verbesserten Leistung hinsichtlich des Standardmodulzusammenbaues nachzugeben.

Auswahl-Methoden

Zahlreiche Auswahl-Methoden sind verwendet worden, um Zinkfinger-Reihe zu erzeugen, die dazu fähig ist, gewünschte Folgen ins Visier zu nehmen. Anfängliche Auswahl-Anstrengungen haben Phage-Anzeige verwertet, um Proteine auszuwählen, die ein gegebenes DNA-Ziel von einer großen Lache teilweise randomized Zinkfinger-Reihe gebunden haben. Diese Technik ist schwierig, auf mehr als einem einzelnen Zinkfinger auf einmal zu verwenden, so geht ein Mehrschritt in einer Prozession, der eine völlig optimierte 3-Finger-Reihe durch das Hinzufügen erzeugt hat und die Optimierung eines einzelnen Zinkfingers auf einmal entwickelt wurde.

Neuere Anstrengungen haben Hefe-Systeme der einer Hybride, Bakterien-ein-Hybride- und Zwei-Hybriden-Systeme und Säugetierzellen verwertet. Eine viel versprechende neue Methode, neuartige 3-Finger-Zinkfinger-Reihe auszuwählen, verwertet ein Bakterienzwei-Hybriden-System und ist "OFFEN" von seinen Schöpfern synchronisiert worden. Dieses System verbindet vorausgewählte Lachen von individuellen Zinkfingern, die jeder ausgewählt wurden, um einen gegebenen Drilling zu binden, und dann eine zweite Runde der Auswahl verwertet, um 3-Finger-Reihe zu erhalten, die dazu fähig ist, eine gewünschte 9-bp Folge zu binden. Dieses System wurde vom Zinkfinger-Konsortium als eine Alternative zu kommerziellen Quellen der konstruierten Zinkfinger-Reihe entwickelt. Es ist etwas schwierig, die verbindlichen Eigenschaften von Proteinen direkt zu vergleichen, die mit dieser Methode zu durch den Modulzusammenbau erzeugten Proteinen erzeugt sind, weil die Genauigkeitsprofile von durch die OFFENE Methode erzeugten Proteinen nie berichtet worden sind.

Anwendungen

Konstruierte Zinkfinger-Reihe kann dann in zahlreichen Anwendungen wie künstliche Abschrift-Faktoren, Zinkfinger methylases, Zinkfinger recombinases und Zinkfinger nucleases verwendet werden.

Während Initiale mit einem anderen DNA BINDENDEN Gebiet von der TAL Bakterieneffektor-Show-Versprechung studiert, bleibt es abzuwarten, ob diese Gebiete für einige oder alle Anwendungen passend sind, wo konstruierte Zinkfinger zurzeit verwendet werden. Künstliche Abschrift-Faktoren mit der konstruierten Zinkfinger-Reihe sind in zahlreichen wissenschaftlichen Studien verwendet worden, und ein künstlicher Abschrift-Faktor, der Ausdruck von VEGF aktiviert, wird zurzeit in Menschen als eine potenzielle Behandlung für mehrere klinische Anzeigen bewertet. Zinkfinger nucleases ist nützliche Reagenzien geworden, um Genome von vielen höheren Organismen einschließlich Taufliege melanogaster, Caenorhabditis elegans, Tabaks, Getreides, zu manipulieren

zebrafish,

verschiedene Typen von Säugetierzellen,

und Ratten.

Eine andauernde klinische Probe bewertet Zinkfinger nucleases, die das CCR5 Gen in CD4 + menschliche T-Zellen als eine potenzielle Behandlung für HIV/AIDS stören.

Siehe auch

• Zinkfinger nuclease
• Zinkfinger-Hemmstoff
• Steroide-Hormonempfänger
• DNA BINDENDES Protein
• Folge-Motiv
• Strukturmotiv
• Ringfinger-Gebiet
• B-Kasten-Zinkfinger

Außenverbindungen

• Die doppelte Spirale zwischen dem Zinkfinger
• Zinkfinger-Werkzeug-Design und Informationsseite
• Menschlicher KZNF Genkatalog
• Zinkfinger-C2H2-Typ-Gebiet in PROSITE
• Zugang für die Zinkfinger-Klasse C2H2 in der KLUGEN Datenbank
• Das Zinkfinger-Konsortium
• ZiFiT-Zinkfinger-Designwerkzeug
• Zinkfinger-Konsortium-Materialien von Addgene