Co to jest palec cynkowy?
Palec cynkowy to fałd białkowy w kształcie palca, który jest tworzony przez określone aminokwasy w białku wiążącym się z jonem cynku. Białka te często wiążą się z DNA i RNA, ponieważ ich kształt pozwala na ścisłe oddziaływanie domeny z nukleotydami DNA i RNA. Ich właściwości wiązania nukleotydów pozwalają im funkcjonować w regulacji ekspresji genów i w tworzeniu wirusa.
Istnieje kilka rodzajów struktur palca cynkowego, ale najczęstsza wersja składa się z helisy alfa i arkusza beta, dwóch najczęstszych struktur wtórnych w białkach, po obu stronach co najmniej jednego jonu cynku. Alfa helisa i arkusz beta są utrzymywane w pozycji przez resztę cystyny i histydyny, koordynując jon cynku poprzez ich atomy azotu i siarki. Cynkowy palec wiąże się z DNA i poprzez interakcję aminokwasów na jego obrzeżach z parami zasad w centrum podwójnej helisy DNA. Jest to zwarta domena białkowa, a jej niewielki rozmiar pozwala na bliskość pary zasad DNA.
Białka te są najczęstszymi czynnikami transkrypcyjnymi w żywych organizmach. Czynnik transkrypcyjny jest białkiem, które wiąże się z DNA i kontroluje transfer informacji genetycznej do RNA. Fakt, że białka te są ukierunkowane na DNA, sprawiły, że są kandydatami do celowej przebudowy w celu ukierunkowania na interesujące sekwencje DNA.
Na przykład nukleaza palca cynkowego (ZFN) jest syntetycznym białkiem, które ma inżynierowaną domenę wiążącą palec cynkowy połączoną z endonukleazą restrykcyjną lub enzymem rozszczepiającym DNA. ZFN może być stosowany do cięcia DNA w określonych miejscach i jest użytecznym narzędziem do promowania rekombinacji DNA specyficznej dla miejsca. Konstruowane palce cynkowe mogą być również stosowane jako sztuczne czynniki transkrypcyjne.
Domeny palca cynkowego znajdują się w niektórych białkach wirusowych, w tym w białku neokapsydowym (NC) wirusa ludzkiego niedoboru odporności-1 (HIV-1). NC jest atrakcyjnym celem przeciwwirusowym, ponieważ jest ważny dla składania wirusa i jest wysoce konserwatywny. Inhibitory, które specyficznie celują w palce cynkowe białek wirusowych i retrowirusowych, można zastosować do zapobiegania replikacji wirusa. Otrzymywanie związków przeciwwirusowych tego rodzaju jest aktywnym obszarem badań biomedycznych.
Białka te odgrywają ważną rolę w normalnym metabolizmie komórek. Aby być skutecznym, związki przeciwretrowirusowe muszą szczególnie celować w retrowirusowe białka palca cynkowego. Te retrowirusowe białka mają wyraźne sekwencje aminokwasowe i różnice strukturalne od komórkowych białek palca cynkowego, więc uzyskanie selektywnych inhibitorów jest osiągalnym celem.