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Zinkfingerprotein

Englisch: zinc finger

1 Definition

Als Zinkfingerproteine bezeichnet man eine Klasse von Proteinen, die eine sog. Zinkfingerdomäne besitzen. Hier sind ein oder mehrere Zinkionen koordinativ an das Protein gebunden, was eine fingerförmige Schleifenbildung der Polypeptidkette verursacht. Die Domäne interagiert spezifisch mit DNA oder RNA.

2 Aufbau und Funktion

Alle Zinkfingerproteine haben mindestens eine Zinkfingerdomäne, die sich um ein zentrales Zinkion faltet. Da sie hauptsächlich an DNA bindet, agieren viele Zinkfingerproteine als Transkriptionsfaktoren. Sie spielen aber auch eine Rolle als Rezeptorproteine (z.B. als Steroidrezeptoren).

3 Klassifizierung

Die Zinkfingerdomäne besteht immer aus einer Konsensussequenz, die je nach Art der Domäne variieren kann. Die Schleife des Proteins kann dabei unterschiedlich ausgeprägt sein. Man unterscheidet daher verschiedene Faltungsformen:

  • Cys2His2: Zwei Liganden formen einen Achsenschenkel und zwei weitere den C-Terminus einer Helix. Ein Beispiel ist der Transkriptionsfaktor EGR1 (early growth response protein 1)
  • Gag knuckle: Zwei Liganden formen einen Achsenschenkel und zwei weitere eine kurze Helix oder eine Schlinge, z.B. im retroviralen Nukleokapsidprotein des HI-Virus
  • Treble clef: Zwei Liganden formen einen Achsenschenkel und zwei weitere bilden den N-Terminus einer Helix. Das Motiv findet sich z.B. in Kernrezeptoren
  • Zinc ribbon: Zwei Liganden formen jeweils zwei Achsenschenkel, etwa im Transkriptionsfaktor IIB
  • Zn2/Cys6: Zwei Liganden formen den N-Terminus und zwei weitere formen eine Schleife. Das Motiv kommt in verschiedenen Transkriptionsfaktoren vor.
  • TAZ2 domain like: Zwei Liganden formen die Termini von zwei Helices. Ein Beispiel ist das als transkriptioneller Co-Faktor agierende CREB-binding-protein (CBP).

4 Medizinische Bedeutung

In der Biotechnologie bzw. der medizinischen Forschung werden künstlich erzeugte Zinkfingernukleasen, die spezifische DNA-Sequenzen binden und schneiden, für die zielgerichtete Manipulation von Genomen verwendet. Diese Proteingruppe hat auch das Potential zur Verwendung in der Medizin, etwa bei der Behandlung von Hämophilie und HIV bzw. AIDS. [1][2]

Künstliche Zinkfinger-Transkriptionsfaktoren werden ebenfalls für die Verwendung in der Gentherapie erforscht. Ein Beispiel für mögliche Anwendungen ist die Behandlung von Karzinomen über die Manipulation der Genexpression von Protoonkogenen.[3] Zinkfingerprotein-Inhibitoren werden ebenfalls für die Behandlung von AIDS erforscht. [4]

5 Quellen

  1. Li H, Haurigot V et al.: In vivo genome editing restores haemostasis in a mouse model of haemophilia. Nature. 2011 Jun 26;475(7355):217-21. doi: 10.1038/nature10177.
  2. Tebas P1, Stein D et al.: Gene editing of CCR5 in autologous CD4 T cells of persons infected with HIV. N Engl J Med. 2014 Mar 6;370(10):901-10. doi: 10.1056/NEJMoa1300662.
  3. Gersbach CA, Perez-Pinera P: Activating human genes with zinc finger proteins, transcription activator-like effectors and CRISPR/Cas9 for gene therapy and regenerative medicine. Expert Opin Ther Targets. 2014 Aug;18(8):835-9. doi: 10.1517/14728222.2014.913572.
  4. Fisher RJ, Fivash MJ et al.: Complex interactions of HIV-1 nucleocapsid protein with oligonucleotides. Nucleic Acids Res. 2006 Jan 24;34(2):472-84. Print 2006.

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