아연 핑거 구조, 분류, 기능 및 중요성



그 징크 핑거 (ZF)는 다량의 진핵 단백질에 존재하는 구조 모티프이다. 그들은 metalloproteins 그룹에 속하는데, 그 이유는 그들이 작동에 필요한 아연 금속 이온을 결합 할 수 있기 때문입니다. 인간의 약 1000 개의 상이한 단백질에 1500 개 이상의 ZF 도메인이 존재할 것으로 예측된다.

"징크 핑거"라는 용어는 1985 년 Miller, McLachlan 및 Klug에 의해 처음으로 만들어졌으며 TFIIIA 전사 인자의 작은 DNA 결합 도메인을 상세히 연구했습니다. Xenopus laevis, 몇 년 전에 다른 저자들에 의해 기술되었다..

ZF 모티프를 지닌 단백질은 진핵 생물의 게놈에서 가장 풍부하고 유전자 전사, 단백질 번역, 대사, 다른 단백질 및 지질의 접힘 및 조립을 포함하여 다양한 필수 세포 과정에 참여합니다 , 프로그램 된 세포 죽음, 다른 사람의 사이에서.

색인

  • 1 구조
  • 2 분류
    • 2.1 C2H2
    • 2.2 C2H
    • 2.3 C4 (루프 또는 리본)
    • 2.4 C4 (GATA 계열)
    • 2.5 C6
    • 2.6 아연 (C3HC4-C3H2C3)
    • 2.7 H2C2
  • 3 함수
  • 4 생물 공학 중요성
  • 5 참고

구조

ZF 모티프의 구조는 극도로 보존됩니다. 일반적으로 이러한 반복 된 영역은 30 ~ 60 개의 아미노산을 가지고 있으며 이차 구조는 포크와 알파 나선을 형성하는 두 개의 반 평행 베타 시트로 발견되며 ββα.

이 2 차 구조는 소수성 상호 작용 및 2 개의 시스테인 잔기 및 2 개의 히스티딘 잔기에 의해 주어진 아연 원자의 배위에 의해 안정화된다 (Cys2그의2). 그러나, 하나 이상의 아연 원자를 조정할 수있는 ZF 및 Cys 및 His 잔기의 순서가 다른 ZF가있다.

ZF는 동일한 단백질에서 선형으로 반복하여 직렬로 반복 될 수 있습니다. 모두 구조가 유사하지만, 기능 수행을 위해 주요 아미노산 잔기의 변형에 의해 화학적으로 구별 될 수있다.

ZFs의 공통적 인 특징은 길이가 다른 DNA 나 RNA 분자를 인식 할 수 있다는 것인데, 그 이유는 처음에는 전사 인자로만 간주 되었기 때문입니다.

일반적으로 인식은 DNA에서 3 bp 영역이며, ZF 도메인을 갖는 단백질이 DNA 분자의 더 큰 홈에 알파 나선을 제공 할 때 얻어진다..

분류

아연 원자와의 배위 결합에 의해 성취되는 서로 다른 공간적 구성과 특성으로 인해 서로 다른 다양한 ZF 모티프가 존재합니다. 분류 중 하나는 다음과 같습니다.

C2H2

이것은 ZF에서 흔히 볼 수있는 주제입니다. 대부분의 이유 C2H2 그들은 DNA와 RNA와의 상호 작용에 특이 적이지만 단백질 - 단백질 상호 작용에 관여하는 것으로 관찰되었다. 그들은 25-30 아미노산 잔기를 가지며 포유류 세포에서 가장 큰 조절 단백질 군 내에있다.

C2H

그들은 RNA 및 일부 다른 단백질과 상호 작용합니다. 그것들은 주로 레트로 바이러스 캡시드의 일부 단백질의 일부로 관찰되며 복제 직후에 바이러스 RNA의 포장에 협력한다.

C4 (넥타이 또는 리본)

상기 모티프를 갖는 단백질은 DNA 복제 및 전사를 담당하는 효소이다. 이들의 좋은 예는 파지 T4 및 T7의 주요 효소 일 수있다.

C4 (GATA 계열)

이 ZF 계열은 세포 발달 동안 수많은 조직에서 중요한 유전자의 발현을 조절하는 전사 인자를 포함합니다. 예를 들어, GATA-2와 3 인자는 조혈에 관여한다.

C6

이러한 도메인은 효모 특이 적으로, 특히 갈락토오스와 멜리 비오스의 사용에 관여하는 유전자의 전사를 활성화시키는 GAL4 단백질이다.

아연 손가락 (C3HC4-C3H2C3)

이러한 특정 구조는 ZF 도메인의 2 가지 아형 (C3HC4 및 C3H2C3)이며 수많은 동물 및 식물 단백질에 존재한다.

이들은 RAD5와 같은 단백질에서 발견되며, 진핵 생물에서의 DNA 수리에 관여합니다. 면역 글로불린의 재구성에 필수적인 RAG1에서도 발견됩니다.

H2C2

이 ZF 도메인은 레트로 바이러스와 레트로 트랜스포존의 통합에서 매우 보존되어 있습니다. 흰색 단백질에 결합하여 구조 변화를 일으킨다..

기능들

ZF 도메인을 가진 단백질은 여러 가지 목적을 가지고 있습니다 : 그들은 리보솜 단백질 또는 전사 어댑터에서 발견 될 수 있습니다. 그들은 또한 효모 RNA 중합 효소 II의 구조의 필수적인 부분으로 검출되었다.

그들은 세포 내 아연 항상성 (apoptosis) 또는 프로그램 된 세포 사멸의 조절에 관여하는 것으로 보인다. 또한, 다른 단백질의 접힘 또는 수송을위한 보호자로서 기능하는 ZF를 갖는 일부 단백질이있다.

단백질 - 단백질 상호 작용에서 지질 결합 및 핵심 역할은 일부 단백질에서 ZF 도메인의 중요한 기능입니다.

생물 공학적 중요성

수 년에 걸쳐 ZF 영역의 구조적 및 기능적 이해는 생명 공학 목적을위한 특성의 사용을 포함하여 커다란 과학적 진보를 가능하게했습니다.

ZF를 갖는 일부 단백질은 특정 DNA 영역에 대해 높은 특이성을 가지므로, 현재 인간의 유전자 요법에서 가치있는 진보를 제공 할 수있는 특정 ZF의 디자인에 많은 노력이 투자되고있다.

흥미로운 생명 공학 응용은 유전 공학에 의해 변형 된 ZF를 가진 단백질의 설계로부터도 발생한다. 원하는 말단에 따라, 이들 중 일부는 "아연 - 아연"핑거 펩타이드의 첨가에 의해 변형 될 수 있으며, 이는 큰 친화도 및 특이성을 갖는 거의 모든 DNA 서열을 인식 할 수있다.

변형 된 뉴 클레아 제를 가진 게놈 버전은 현재 가장 유망한 응용 중 하나입니다. 이러한 유형의 판은 관심있는 모델 시스템에서 유전 기능에 대한 연구를 직접 수행 할 수있는 가능성을 제공한다.

변형 된 ZF 뉴 클레아 제를 이용한 유전 공학은 농업 적으로 중요한 식물 재배 품종의 유전 적 개선 분야에서 과학자들의 주목을 끌어왔다. 이 뉴 클레아 제는 담배 식물에서 제초제 내성 형태를 생성하는 내인성 유전자를 교정하는데 사용되어왔다.

ZF가있는 핵산은 포유류 세포에서 유전자를 추가하는 데에도 사용되었습니다. 문제의 단백질은 내인성 유전자에 대해 정의 된 일련의 대립 인자를 갖는 일련의 등축 성 마우스 세포를 생성하는데 사용되었다.

이 과정은 표식과 원생 환경에서 구조와 기능의 관계를 연구하기위한 새로운 대립 형질의 표시와 작성에 직접 적용된다.

참고 문헌

  1. Berg, J.M. (1990). 징크 핑거 도메인 : 가설과 최신 지식. 생물 물리학 및 생물 물리학의 연간 검토, 19 세(39), 405-421.
  2. Dreier, B., Beerli, R., Segal, D., Flippin, J., & Barbas, C. (2001). 5'-ANN-3 'DNA 서열의 인식을위한 징크 핑거 도메인의 개발과 인공 전사 인자의 구축에 관한 연구. JBC, (54).
  3. Gamsjaeger, R., Liew, C.K., Loughlin, F.E., Crossley, M., & Mackay, J.P. (2007). 끈끈한 손가락 : 아연 - 단백질 인식 모티프 손가락. 생화학 분야의 동향, 32(2), 63-70.
  4. Klug, A. (2010). 유전자 조절 및 게놈 조작에서의 아연 핑거 발견 및 응용. 생화학 연간 검토, 79(1), 213-231.
  5. Kluska, K., Adamczyk, J., & Krȩzel, A. (2017). 자연적으로 변경된 금속 결합 부위를 갖는 징크 핑거의 금속 결합 특성. 메탈로 믹스, 10(2), 248-263.
  6. Laity, J. H., Lee, B. M., & Wright, P. E. (2001). 징크 핑거 단백질 : 구조적 및 기능적 다양성에 대한 새로운 통찰. 구조 생물학의 현재 견해, 11(1), 39-46.
  7. Miller, J., McLachlan, A.D., & Klug, A. (1985). Xenopus 난 모세포에서 단백질 전사 인자 IIIA의 반복 아연 결합 도메인. 실험 의학의 미량 원소 저널, 4(6), 1609-1614.
  8. Urnov, F.D., Rebar, E.J., Holmes, M.C., Zhang, H.S., & Gregory, P.D. (2010). 공학적 징크 핑거 뉴 클레아 제로 게놈 편집. 자연 리뷰 유전학, 11(9), 636-646.