亜鉛フィンガーとは？

亜鉛フィンガーは、亜鉛イオンに結合するタンパク質内の特定のアミノ酸によって形成される、指の形をしたタンパク質のひだです。 これらのタンパク質は、その形状により、ドメインとDNAおよびRNAのヌクレオチドとの密接な相互作用が可能になるため、しばしばDNAおよびRNAに結合します。 それらのヌクレオチド結合特性により、それらは遺伝子発現の調節およびウイルス集合において機能することができます。

亜鉛フィンガー構造にはいくつかのタイプがありますが、最も一般的なバージョンは、少なくとも1つの亜鉛イオンの両側にあるタンパク質の2つの最も一般的な二次構造であるアルファヘリックスとベータシートで構成されます。 アルファヘリックスとベータシートは、シスチンおよびヒスチジン残基によって所定の位置に保持され、窒素および硫黄原子を介して亜鉛イオンを調整します。 ジンクフィンガーはDNAに結合し、その周辺のアミノ酸とDNA二重らせんの中心の塩基対との相互作用を介して結合します。 コンパクトなタンパク質ドメインであり、サイズが小さいため、DNA塩基対との近接性が得られます。

これらのタンパク質は、生体内で最も一般的な転写因子です。 転写因子は、DNAに結合し、遺伝情報のRNAへの転送を制御するタンパク質です。 これらのタンパク質がDNAを標的とするという事実により、目的のDNA配列を標的とするための意図的なリエンジニアリングの候補となっています。

たとえば、Zinc Finger Nuclease（ZFN）は、制限エンドヌクレアーゼまたはDNA切断酵素に融合した人工亜鉛フィンガー結合ドメインを持つ合成タンパク質です。 ZFNは特定の位置でDNAを切断するために使用でき、DNAの部位特異的組換えを促進するための有用なツールです。 人工亜鉛フィンガーは、人工転写因子としても使用できます。

ジンクフィンガードメインは、ヒト免疫不全症-1（HIV-1）ウイルスのネオカプシド（NC）タンパク質を含むいくつかのウイルスタンパク質に見られます。 NCは、ウイルスアセンブリにとって重要であり、高度に保存されているため、魅力的な抗ウイルスターゲットです。 ウイルスおよびレトロウイルスタンパク質のジンクフィンガーを特異的に標的とする阻害剤を使用して、ウイルスの複製を防ぐことができます。 この性質の抗ウイルス化合物の入手は、生物医学研究の活発な分野です。

これらのタンパク質は、細胞の正常な代謝に重要な役割を果たします。 効果的であるためには、抗レトロウイルス化合物は、レトロウイルスの亜鉛フィンガータンパク質を特異的に標的にしなければなりません。 これらのレトロウイルスタンパク質には、細胞のジンクフィンガータンパク質とは異なるアミノ酸配列と構造的な違いがあるため、選択的阻害剤を得ることは達成可能な目標です。