אבץ מבנה האצבעות, סיווג, פונקציות וחשיבות



ה אצבעות אבץ (ZF) הם מוטיבים מבניים נוכח כמות גדולה של חלבונים אאוקריוטים. הם שייכים לקבוצה של metalloproteins, שכן הם מסוגלים מחייב את יון מתכת אבץ, אשר הם דורשים עבור הפעולה שלהם. זה ניבא כי יותר מ 1500 תחומים ZF קיימים כ 1000 חלבונים שונים בבני אדם.

המונח "אצבע אבץ" נטבע לראשונה בשנת 1985 על ידי מילר, מקלכלן וקלוג, בעודו לומד בפירוט את דומיינים קטנים מחייב DNA של גורם תמליל TFIIIA. Xenopus laevis, שתוארו על ידי מחברים אחרים כמה שנים קודם לכן.

חלבונים עם מוטיבים ZF הם בין השפע ביותר בגנום של אורגניזמים eukaryotic ולהשתתף במגוון של תהליכים תאיים חיוניים, כולל שעתוק גנטי, תרגום חלבון, מטבוליזם, קיפול והרכבה של חלבונים ושומנים אחרים , מוות מתוכנן של תאים, בין היתר.

אינדקס

  • 1 מבנה
  • קפה קפה
    • 2.1 C2H2
    • 2.2 C2H
    • 2.3 C4 (לולאה או סרט)
    • 2.4 C4 (משפחת GATA)
    • 2.5 C6
    • 2.6 אצבעות של אבץ (C3HC4-C3H2C3)
    • 2.7 H2C2
  • 3 פונקציות
  • חשיבות ביוטכנולוגית
  • 5 הפניות

מבנה

המבנה של מוטיבי ה- ZF השתמר מאוד. בדרך כלל אלה אזורים חוזרים יש 30 עד 60 חומצות אמינו, אשר המבנה המשני נמצא כמו שני גליונות בטא antiparallel המרכיבים מזלג ו סליל אלפא, אשר מסומן כמו ββα.

מבנה משני זה הוא התייצב על ידי אינטראקציות הידרופובי ועל ידי תיאום של אטום אבץ נתון על ידי שני שאריות ציסטאין ושתי שאריות היסטידין (Cys2שלו2). עם זאת, ישנם ZF שיכול לתאם יותר מאטום אחד אבץ ואחרים שבו סדר Cys ושאריות שלו משתנה.

ZF ניתן לחזור בד בבד, מוגדר באופן ליניארי באותו חלבון. לכולם יש מבנים דומים, אבל ניתן להבדיל מבחינה כימית אחד מהשני על ידי וריאציות של שאריות חומצות אמיניות מפתח עבור מילוי הפונקציות שלהם.

תכונה נפוצה בקרב ZF היא היכולת שלהם לזהות DNA או מולקולות RNA באורכים שונים, ולכן הם נחשבו תחילה רק כגורמים תעתיק.

באופן כללי, ההכרה היא של אזורים של 3 BP בדנ"א והיא מושגת כאשר חלבון עם תחום ZF מציג את הסליל אלפא לחריץ גדול יותר של מולקולת ה- DNA..

קפה

ישנם מוטיבים שונים של ZF שונים זה מזה בשל אופים ותצורות מרחביות שונות המושגות על ידי הקואורדינציה עם אטום אבץ. אחד הסיווגים הוא כדלקמן:

ג2ח2

זהו מוטיב הנפוץ ב- ZF. רוב הסיבות C2ח2 הם ספציפיים עבור אינטראקציה עם DNA ו- RNA, עם זאת, הם נצפו המשתתפים אינטראקציות חלבון חלבונים. יש להם בין 25 ל -30 שאריות חומצות אמינו והם בתוך המשפחה הגדולה ביותר של חלבונים רגולטוריים בתאי יונקים.

ג2ח

הם אינטראקציה עם RNA וכמה חלבונים אחרים. הם נצפו בעיקר כחלק מחלבונים מסוימים של קפסיד רטרווירוס, משתפת פעולה באריזה של רנ"א ויראלי רק לאחר שכפול.

ג4 (עניבה או סרט)

החלבונים עם מוטיב זה הם אנזימים האחראים על שכפול דנ"א ותעתיק. דוגמה טובה לכך עשויה להיות אנזימים ראשוניים של T4 ו- T7.

ג4 (משפחת GATA)

משפחה זו של ZF כוללת גורמי תעתיק המסדירים את הביטוי של גנים חשובים ברקמות רבות במהלך התפתחות התא. GATA-2 ו 3 גורמים, למשל, מעורבים hematopoiesis.

ג6

תחומים אלה הם שמרים ספציפיים, במיוחד חלבון GAL4, אשר מפעיל את שעתוק של גנים המעורבים בשימוש של גלקטוז ומליביוז.

אצבעות אבץ (C3HC4-ג3ח2ג3)

אלה מבנים מסוימים להחזיק 2 תת סוגים של תחומים ZF (C3HC4 ו- C3ח2ג3), והם נמצאים בחלבונים רבים של בעלי חיים וצמחים.

הם נמצאים בחלבונים כגון RAD5, המעורבים בתיקון DNA באורגניזמים אאוקריוטים. הם נמצאים גם RAG1, חיוני עבור תצורה מחדש של אימונוגלובולינים.

ח2ג2

זה תחום ZF הוא שמר מאוד אינטגרלים של רטרווירוסים ו retrotransposons; על ידי מחייב את החלבון הלבן גורם לשינוי קונפורמציה בו.

פונקציות

חלבונים עם תחומים ZF לשרת כמה מטרות: הם יכולים להימצא חלבונים ריבוזומליים או מתאמי תעתיק. הם גם זוהו כחלק אינטגרלי של המבנה של שמרים רנ"א פולימראז II.

נראה שהם מעורבים בהומיאוסטזיס בין תאי וברגולציה של אפופטוזיס או מוות מתוכנן של תאים. בנוסף, ישנם כמה חלבונים עם ZF המפעילים כמו המלווים עבור קיפול או הובלה של חלבונים אחרים.

ליפידים מחייב תפקיד מפתח אינטראקציות חלבון חלבונים הם גם פונקציות חשובות של תחומים ZF בחלק מהחלבונים.

חשיבות ביוטכנולוגית

במהלך השנים, ההבנה המבנית והפונקציונלית של תחומי ה- ZF אפשרה לבצע התקדמות מדעית גדולה, הכרוכה בשימוש במאפיינים שלהם למטרות ביוטכנולוגיות.

מאחר שלכמה חלבונים עם ZF יש סגוליות גבוהה עבור תחומים מסוימים של דנ"א, מאמצים רבים מושקעים כיום בתכנון של ZF ספציפי, אשר יכול לספק התקדמות משמעותית בטיפול גנטי בבני אדם.

יישומים ביוטכנולוגיים מעניינים נובעים גם מתכנון של חלבונים עם ZF שונה על ידי הנדסה גנטית. בהתאם לסוף הרצוי, חלק אלה ניתן לשנות על ידי תוספת של "אבץ אבץ" פפטידים אצבע, אשר מסוגלים לזהות כמעט כל רצף DNA עם זיקה וספציפיות רבה.

המהדורה הגנומית עם nucleases שונה הוא אחד היישומים המבטיחים ביותר כיום. סוג זה של מהדורה מציע את האפשרות לבצע מחקרים על הפונקציה הגנטית ישירות במערכת מודל של עניין.

הנדסה גנטית באמצעות נוקלאזות ZF שונה משכה את תשומת הלב של מדענים בתחום שיפור גנטי של זנים של צמחים בעלי חשיבות אגרונומית. נוקלאזות אלה שימשו כדי לתקן גן אנדוגני המייצר צורות עמידות קוטל עשבים במפעלי טבק.

נוקלאזות עם ZF שימשו גם להוספת גנים בתאי יונקים. החלבונים המדוברים שימשו ליצירת סדרה של תאי עכבר איזוגניים עם סדרה של אללים שהוגדרו לגן אנדוגני.

תהליך זה יש יישום ישיר תיוג ויצירה של צורות אליליות חדשות כדי ללמוד את היחסים של מבנה ותפקוד בתנאים הילידים של הביטוי בסביבות isogenic.

הפניות

  1. Berg, J. M. (1990). תחומים אצבע אבץ: היפותזות וידע עכשווי. סקירה שנתית של ביופיסיקה וכימיה ביופיסית, 19(39), 405-421.
  2. Dreier, B., Barli, R., Segal, D., Flippin, J., & Barbas, C. (2001). פיתוח של תחומים אצבע אבץ להכרה של 5-ANN-3 'משפחה של רצפי דנ"א והשימוש שלהם בבניית גורמי שעתוק מלאכותיים. JBC, (54).
  3. Gamsjaeger, R., Liew, C.K, Loughlin, F.E., Crossley, M., & Mcackay, J.P. (2007). אצבעות דביקות: אצבעות אבץ כמו מוטיבים של זיהוי חלבון. מגמות במדעים ביוכימיים, 32(2), 63-70.
  4. Klug, A. (2010). גילוי של אצבעות אבץ ואת היישומים שלהם ג 'ין רגולציה ו מניפולציה הגנום. סקירה שנתית של ביוכימיה, 79(1), 213-231.
  5. Kluska, K., Adamczyk, J., & Krzzel, A. (2017). תכונות מחייב מתכת של אצבעות אבץ עם האתר מחייב מתכת השתנה באופן טבעי. מטלומיה, 10(2), 248-263.
  6. Laity, J. H., Lee, B. M., & Wright, P. E. (2001). חלבונים אצבע אבץ: תובנות חדשות למגוון המבני והתפקודי. חוות דעת נוכחית בביולוגיה מבנית, 11(1), 39-46.
  7. מילר, ג ', מקלאכלן, א' ד, & קלוג, א (1985). חוזרת תחומים אבץ מחייב גורם שעתוק חלבון IIIA מ ביציות Xenopus. כתב העת של אלמנטים Trace ב ניסוי רפואה, 4(6), 1609-1614.
  8. Urnov, F. D., Rebar, E.J., Holmes, M.C, Zhang, H., & Gregory, P.D. (2010). עריכת הגנום עם נוקלאזות אצבע מהונדסות. טבע ביקורות גנטיקה, 11(9), 636-646.