Dedo de cinc

De Wikipedia, la enciclopedia libre
Saltar a: navegación, búsqueda
Representación del motivo de dedo de cinc Cys2His2, que consiste en una hélice alfa y una lámina beta antiparalela. El ion de cinc (verde) está coordinado por dos histidinas y dos cisteínas.
Representación de la proteína Zif268 (azul) conteniendo tres dedos de cinc en complejo con ADN (naranja). Los aminoácidos coordinantes y los iones de cinc son resaltados (verde).

Los dedos de cinc son pequeños motivos estructurales de proteínas que pueden coordinar uno o más iones de cinc para ayudar a estabilizar sus pliegues. Se pueden clasificar en diferentes familias estructurales y normalmente funcionan como módulos de interacción que unen el ADN, ARN, proteínas y moléculas pequeñas. El nombre de "dedo de cinc" fue acuñado para describir la hipótesis de la estructura de la unidad repetida del factor de transcripción IIIA en Xenopus laevis.

Los dedos de cinc coordinan iones de cinc con una combinación de residuos de cisteína e histidina. Pueden ser clasificados por el tipo y orden de estos residuos de coordinación con el cinc (por ejemplo, Cys2His2, Cys4, y Cys6). Un método más sistemático los clasifica en distintos "grupos de pliegues" basado en la forma de la columna de la proteína en el dominio plegado. El "grupo de pliegues" más común de dedos de cinc es el de tipo Cys2His2 (el "clásico dedo de cinc"), clave triple y cinta de cinc.[1]

Dedos de cinc Cis2His2[editar]

El grupo de plegamiento tipo Cis2His2 es la clase de dedos de cinc mejor caracterizados y son muy comunes en factores de transcripción de mamíferos. Estos dominios adoptan un pliegue ββα y tienen el siguiente motivo de secuencia aminoacídica: X2-Cis-X2,4-Cis-X12-His-X3,4,5-His [2] Esta clase de dedos de cinc puede tener una variedad de funciones tales como la unión a ARN y las interacciones proteína-proteína, pero es mejor conocido por su papel en la unión a secuencia específica de ADN, en proteínas como Zif268. En estas, los dominios de dedos de cinc se suceden típicamente en repeticiones en tándem con dos, tres o más dedos por el dominio de unión a ADN por proteína. Estos arreglos en tándem se pueden unir al surco mayor del ADN y están normalmente espaciados a intervalos de 3 pares de bases. La α-hélice de cada dominio (a menudo llamada la "hélice de reconocimiento") puede hacer contactos con secuencias específica de bases de ADN; los residuos de una sola hélice de reconocimiento puede contactarse con 4 o más bases para producir un patrón de superposición de contactos con los dedos de cinc adyacente.

Dedos de cinc Zn2/Cis6[editar]

Los miembros de esta clase contiene complejos de cinc binuclear en donde dos iones de cinc están unidos a seis residuos de cisteína. Estos dedos de cinc se pueden encontrar en varios factores de transcripción incluyendo la proteína Gal4 de la levadura.

Matrices de dedos de cinc prediseñadas[editar]

Diversas estrategias se han desarrollado para el diseño de dedos de cinc Cys2His2 que se unan a las secuencias deseadas. Estas incluyen "ensamblaje modular" y estrategias de selección que emplean, ya sea expresión de fagos o sistemas de selección celular. Tales arreglos de dedos de cinc prediseñados pueden ser utilizado en numerosas aplicaciones, tales como factores de transcripción artificiales, metilasas de dedo de cinc,recombinasas de dedo de cinc y nucleasas con dedos de zinc.[3] Factores de transcripción artificiales con matrices de dedos de cinc prediseñados se han utilizado en numerosos estudios científicos y se evalúa un factor de transcripción artificial que activa la expresión de VEGF en seres humanos. Las nucleasas de dedos de cinc se han convertido en reactivos útiles para la manipulación de los genomas de muchos organismos superiores incluyendo Drosophila melanogaster, Caenorhabditis elegans, tabaco, y diversos tipos de células de mamíferos,[4] y pez cebra.[5] Un ensayo clínico en curso es la evaluación de las nucleasas de dedos de cinc que interrumpen el gen CCR5 en células T CD4+ humanas como un posible tratamiento para el VIH/SIDA.

Ensamblaje modular[editar]

El método más sencillo para generar nuevas matrices de dedos de cinc es combinando pequeños "módulos" de dedos de cinc de especificidad conocida. EL proceso de ensamblaje modular más común combina tres dedos de cinc de los cuales cada uno puede reconocer una secuencia de ADN de 3 pares de bases para generar una matriz de 3 dedos que tenga un sitio de reconocimiento de 9 pares de bases. Otros procedimientos pueden utilizar ya sea módulos de uno o dos dedos para generar matrices de dedos de cinc con seis o más dedos. El principal inconveniente con este procedimiento es que la especificidad de cada uno de los dedos de cinc puede superponerse y puede depender del contexto de los dedos de cinc circundantes y el ADN. Sin métodos para poder tener en cuenta esta "dependencia del contexto", el procedimiento estándar de ensamblaje modular a veces falla a menos que se use para reconocer secuencias de la forma (GNN)N.

Métodos de selección[editar]

Numerosos métodos de selección se han utilizado para generar matrices de dedos de cinc capaces de apuntar a las secuencias deseadas. Los esfuerzos iniciales de selección se utilizaron para seleccionar proteínas de unión a ADN expresadas en fagos de un gran conjunto de arreglos de dedos de cinc aleatorios. Los esfuerzos más recientes han utilizado una sistemas de uno y dos híbridos de levadura, bacterias y células de mamífero. Un método aún más reciente para seleccionar los nuevos arreglos de dedos de cinc de bacterias utiliza un sistema de dos híbrido y ha sido denominado "OPEN" por sus creadores.[6] Este sistema combina conjuntos preseleccionados de dedos de cinc individuales que fueron seleccionados para unirse a un triplete y, a continuación, se utiliza una segunda ronda de selección para obtener matrices de 3 dedos capaces de unirse a la secuencia de 9 pares de bases deseado. Este sistema fue desarrollado por el Zinc Finger Consortium como una alternativa a las fuentes comerciales de matrices de dedos de cinc prediseñados.

Posible aplicación en terapia molecular[editar]

Los dedos de cinc tienen también una posible aplicación clínica para la solución de enfermedades. La estrategia se basa en utilizar los dedos de cinc unidos a nucleasas (finger zinc nucleases, ZFN). De esa manera, este complejo introducido en la célula sería capaz de unirse al ADN en unas zonas específicas cercanas a la mutación gracias al reconocimiento de los dedos de cinc, y después las nucleasas actuarían cortando la doble hebra de ADN. Si ahora introducimos una cadena de ADN silvestre (sin la mutación), entonces por recombinación homóloga podríamos arreglar esa mutación. Las ventajas de esta estrategia son: no hay integración de ninguna secuencia (no estamos manipulando el genoma), se realiza una reparación de la secuencia del gen, la eficiencia es muy alta y además no requiere mantener la expresión de algún gen mucho tiempo. Como inconvenientes a esta estrategia encontramos que es probablemente sólo válida para terapias ex-vivo, y que las nucleasas tienen alto poder inmunogénico, por lo que aún falta por demostrar su inocuidad.

Referencias[editar]

Enlaces externos[editar]