- Dedo de zinc
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Dedo de zinc
Representación del motivo de dedo de zinc Cys2His2, que consiste en una hélice alfa y una lámina beta antiparalela. El ion de zinc (verde) está coordinado por dos histidinas y dos cisteínas.
Representación de la proteína Zif268 (azul) conteniendo tres dedos de zinc en complejo con ADN (naranja). Los aminoácidos coordinantes y los iones de zinc son resaltados (verde).Los dedos de zinc son pequeños dominios de proteínas que pueden coordinar uno o más iones de zinc para ayudar a estabilizar sus pliegues. Se pueden clasificar en diferentes familias estructurales y normalmente funcionan como módulos de interacción que unen el ADN, ARN, proteínas y moléculas pequeñas. El nombre de "dedo de zinc" fue acuñado para describir la hipótesis de la estructura de la unidad repetida del factor de transcripción IIIA en Xenopus laevis.
Los dedos de zinc coordinan iones de zinc con una combinación de residuos de cisteína e histidina. Pueden ser clasificados por el tipo y orden de estos residuos de coordinación con el zinc (por ejemplo, Cys2His2, Cys4, y Cys6). Un método más sistemático los clasifica en distintos "grupos de pliegues" basado en la forma de la columna de la proteína en el dominio plegado. El "grupo de pliegues" más común de dedos de zinc es el de tipo Cys2His2 (el "clásico dedo de zinc"), clave triple y cinta de zinc.[1]
Contenido
Dedos de zinc Cis2His2
El grupo de plegamiento tipo Cis2His2 es la clase de dedos de zinc mejor caracterizados y son muy comunes en factores de transcripción de mamíferos. Estos dominios adoptan un pliegue ββα y tienen el siguiente motivo de secuencia aminoacídica: X2-Cis-X2,4-Cis-X12-His-X3,4,5-His [2] Esta clase de dedos de zinc puede tener una variedad de funciones tales como la unión a ARN y las interacciones proteína-proteína, pero es mejor conocido por su papel en la unión a secuencia específica de ADN, en proteínas como Zif268. En estas, los dominios de dedos de zinc se suceden típicamente en repeticiones en tándem con dos, tres o más dedos por el dominio de unión a ADN por proteína. Estos arreglos en tándem se pueden unir al surco mayor del ADN y están normalmente espaciados a intervalos de 3 pares de bases. La α-hélice de cada dominio (a menudo llamada la "hélice de reconocimiento") puede hacer contactos con secuencias específica de bases de ADN; los residuos de una sola hélice de reconocimiento puede contactarse con 4 o más bases para producir un patrón de superposición de contactos con los dedos de zinc adyacente.
Dedos de zinc Zn2/Cis6
Los miembros de esta clase contiene complejos de zinc binuclear en donde dos iones de zinc están unidos a seis residuos de cisteína. Estos dedos de zinc se pueden encontrar en varios factores de transcripción incluyendo la proteína Gal4 de la levadura.
Matrices de dedos de zinc prediseñadas
Diversas estrategias se han desarrollado para el diseño de dedos de zinc Cys2His2 que se unan a las secuencias deseadas. Estas incluyen "ensamblaje modular" y estrategias de selección que emplean, ya sea expresión de fagos o sistemas de selección celular. Tales arreglos de dedos de zinc prediseñados pueden ser utilizado en numerosas aplicaciones, tales como factores de transcripción artificiales, metilasas de dedo de zinc,recombinasas de dedo de zinc y nucleasas de dedo de zinc.[3] Factores de transcripción artificiales con matrices de dedos de zinc prediseñados se han utilizado en numerosos estudios científicos y se evalúa un factor de transcripción artificial que activa la expresión de VEGF en seres humanos. Las nucleasas de dedos de zinc se han convertido en reactivos útiles para la manipulación de los genomas de muchos organismos superiores incluyendo Drosophila melanogaster, Caenorhabditis elegans, tabaco, y diversos tipos de células de mamíferos,[4] y pez cebra.[5] Un ensayo clínico en curso es la evaluación de las nucleasas de dedos de zinc que interrumpen el gen CCR5 en células T CD4+ humanas como un posible tratamiento para el VIH/SIDA.
Ensamblaje modular
El método más sencillo para generar nuevas matrices de dedos de zinc es combinando pequeños "módulos" de dedos de zinc de especificidad conocida. EL proceso de ensamblaje modular más común combina tres dedos de zinc de los cuales cada uno puede reconocer una secuencia de ADN de 3 pares de bases para generar una matriz de 3 dedos que tenga un sitio de reconocimiento de 9 pares de bases. Otros procedimientos pueden utilizar ya sea módulos de uno o dos dedos para generar matrices de dedos de zinc con seis o más dedos. El principal inconveniente con este procedimiento es que la especificidad de cada uno de los dedos de zinc puede superponerse y puede depender del contexto de los dedos de zinc circundantes y el ADN. Sin métodos para poder tener en cuenta esta "dependencia del contexto", el procedimiento estándar de ensamblaje modular a veces falla a menos que se use para reconocer secuencias de la forma (GNN)N.
Métodos de selección
Numerosos métodos de selección se han utilizado para generar matrices de dedos de zinc capaces de apuntar a las secuencias deseadas. Los esfuerzos iniciales de selección se utilizaron para seleccionar proteínas de unión a ADN expresadas en fagos de un gran conjunto de arreglos de dedos de zinc aleatorios. Los esfuerzos más recientes han utilizado una sistemas de uno y dos híbridos de levadura, bacterias y células de mamífero. Un método aún más reciente para seleccionar los nuevos arreglos de dedos de zinc de bacterias utiliza un sistema de dos híbrido y ha sido denominado "OPEN" por sus creadores.[6] Este sistema combina conjuntos preseleccionados de dedos de zinc individuales que fueron seleccionados para unirse a un triplete y, a continuación, se utiliza una segunda ronda de selección para obtener matrices de 3 dedos capaces de unirse a la secuencia de 9 pares de bases deseado. Este sistema fue desarrollado por el Zinc Finger Consortium como una alternativa a las fuentes comerciales de matrices de dedos de zinc prediseñados.
Referencias
- ↑ S.E. Krishna; I.Majumdar; N.V. Grishin (enero de 2003). «SURVEY AND SUMMARY: Structural classification of zinc fingers» Nucleic Acids Res.. Vol. 31. pp. 532-550.
- ↑ C.O. Pabo; E.Peisach; R.A. Grant (2001). «Design and Selection of Novel Cys2His2 Zinc Finger Proteins» Annu. Rev. Biochem.. Vol. 70. pp. 313-40.
- ↑ A.C. Jamieson; J.C. Miller; C.O. Pabo (mayo de 2003). «Drug Discovery with Engineered zinc-finger proteins» Nat. Rev. Drug Discov.. Vol. 2. pp. 361-8.
- ↑ D. Carroll (2008). «Progress and prospects: Zinc-finger nucleases as gene therapy agents» Gene Therapy. Vol. 15. pp. 1463-1468.
- ↑ S.C. Ekker (2008). «Zinc finger-based knockout punches for zebrafish genes» Zebrafish. Vol. 5. pp. 1121-3.
- ↑ M.L. Maeder et al. (septiembre de 2008). «Rapid "Open-Source" Engineering of Customized Zinc-Finger Nucleases for Highly Efficient Gene Modification» Mol. Cell. Vol. 31. pp. 294-301.
Enlaces externos
- McDowall J. European Molecular Biology Laboratory - European Bioinformatics Institute (EMBL-EBI) (ed.): «Protein of the Month: Zinc Fingers».
- Goodsell DS. Research Collaboratory for Structural Bioinformatics (RCSB) Protein Data Bank (PDB) (ed.): «Molecule of the Month: Zinc Fingers».
Categoría: Estructura de las proteínas
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