Цинковый палец представляет собой небольшой структурный мотив белка , который характеризуется координацией одного или нескольких ионов цинка (Zn 2+ ), который стабилизирует складку. Первоначально он был придуман для описания пальцеобразного внешнего вида предполагаемой структуры транскрипционного фактора IIIA африканской шпорцевой лягушки ( Xenopus laevis ) . Однако было обнаружено, что он охватывает широкий спектр различных белковых структур в эукариотических клетках. [1] Xenopus laevis TFIIIA первоначально было продемонстрировано , что он содержит цинк и требует этого металла для функционирования в 1983 году . [4] Он часто появляется как металл-связывающий домен в многодоменных белках. [3]
Белки, содержащие цинковые пальцы ( белки цинковых пальцев ), подразделяются на несколько различных структурных семейств. В отличие от многих других четко определенных супервторичных структур, таких как греческие ключи или β-шпильки , существует несколько типов цинковых пальцев, каждый из которых имеет уникальную трехмерную архитектуру. Конкретный класс белка цинкового пальца определяется этой трехмерной структурой, но его также можно распознать на основе первичной структуры белка или идентичности лигандов, координирующих ион цинка. Однако, несмотря на большое разнообразие этих белков, подавляющее большинство из них обычно функционируют как модули взаимодействия, которые связывают ДНК , РНК , белки или другие небольшие полезные молекулы, а вариации в структуре служат в первую очередь для изменения специфичности связывания конкретного белка. .
С момента своего первоначального открытия и выяснения их структуры эти модули взаимодействия оказались повсеместными в биологическом мире и могут быть обнаружены в 3% генов человеческого генома. [5] Кроме того, цинковые пальцы стали чрезвычайно полезны в различных терапевтических и исследовательских целях. Создание цинковых пальцев для обеспечения сродства к определенной последовательности является областью активных исследований, а нуклеазы цинковых пальцев и факторы транскрипции цинковых пальцев являются двумя наиболее важными применениями этого, которые предстоит реализовать на сегодняшний день.
Цинковые пальцы были впервые идентифицированы при исследовании транскрипции у африканской шпорцевой лягушки Xenopus laevis в лаборатории Аарона Клуга . Исследование транскрипции определенной последовательности РНК показало, что сила связывания небольшого фактора транскрипции (фактора транскрипции IIIA; TFIIIA) обусловлена наличием пальцеобразных структур, координирующих цинк. [6] Аминокислотное секвенирование TFIIIA выявило девять тандемных последовательностей из 30 аминокислот, включая две инвариантные пары остатков цистеина и гистидина. Тонкая структура расширенного поглощения рентгеновских лучей подтвердила идентичность лигандов цинка: двух цистеинов и двух гистидинов. [5] Считалось, что ДНК-связывающая петля, образующаяся в результате координации этих лигандов цинком, напоминает пальцы, отсюда и название. [1] Вскоре за этим последовало открытие фактора Круппеля у дрозофилы командой Шу в 1986 году. [4] Более поздние работы по характеристике белков в различных организмах показали важность ионов цинка в стабилизации полипептидов. [7] [8]