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Lexikon der Biologie: Zink-Finger-Proteine

Zink-Finger-Proteine, Bezeichnung für eine Klasse DNA- bzw. RNA-bindender Proteine, die sich durch gemeinsame strukturelle Motive (Bindemotiv), sog. Zink-Finger ( vgl. Abb. 1 ), auszeichnen. Das Zink-Finger-Motiv wurde erstmals in der Aminosäuresequenz von TFIIIA entdeckt, einem Transkriptionsfaktor, den die RNA-Polymerase III für die Transkription des 5S-rRNA-Gens (rRNA-Gene) benötigt. TFIIIA bindet spezifisch an eine 50 Basenpaare umfassende Kontrollregion innerhalb des 5S-rRNA-Gens (interne Kontrollregionen), wodurch die Transkription des Gens aktiviert wird. Die Aminosäuresequenz von TFIIIA weist 9 kurz aufeinanderfolgende Sequenzmotive (Cystein – 2 bis 4 Aminosäuren – Cystein – 12 Aminosäuren – Histidin – 3 bis 4 Aminosäuren – Histidin) auf ( vgl. Abb. 2 ). Das Histidin- (Histidin) und Cystein-Paar (Cystein) eines jeden Motivs ist dazu befähigt, gemeinsam mit einem Zink-Ion (Zink) in Koordination zu treten, so daß sich auf Primärstrukturebene eine „Fingerstruktur“ ausbilden kann. Neben TFIIIA wurden solche Zink-Finger in weiteren, meist regulatorisch wirkenden Proteinen mit DNA- bzw. RNA-bindender Aktivität vorgefunden (z.B. im Sp1-Protein und in ZFY). Die Anzahl der Motive variiert zwischen 1 und mehr als 30, je nach Protein. Die Zink-Finger bilden N-terminal ein Beta-Faltblatt und C-terminal eine Alpha-Helix aus, welche die sequenzspezifische Protein-DNA-Interaktion vermittelt. Neben den TFIIIA ähnlichen Cys2-His2-Zink-Finger-Proteinen findet man bei einer weiteren Gruppe von Zink-Finger-Proteinen anstelle des Histidin-Paares ein zweites Cystein-Paar vor (z.B. bei Steroidrezeptoren). Bei diesen Cys2-Cys2-Zink-Finger-Proteinen kommen meist nur 1–2 Finger-Motive vor, in denen 1 Zink-Ion tetraedrisch durch die 4 Cysteinreste koordiniert ist. Die Zink-Finger bilden Alpha-Helices, die sich zu einer globulären Domäne falten und zum einen eine Dimerisation der Rezeptoren und zum anderen die DNA-Bindung – meist an kurze Palindrome – vermitteln. Leucin-Zipper-Motiv.



Zink-Finger-Proteine

Abb. 1: Schematische Darstellung von Zink-Finger-Motiven. Je 1 Cystein- und 1 Histidin-Paar (a) bzw. 2 Cystein-Paare (b) gehen mit 1 Zink-Ion eine Koordinationsverbindung (Komplexverbindungen) ein.



Zink-Finger-Proteine

Abb. 2: Lineare Anordnung von Zink-Finger-Motiven innerhalb der Proteine TFIIIA (Transkriptionsfaktor des 5S-rRNA-Gens aus Xenopus), Kr (bei der Fruchtfliege Drosophila melanogaster für die Segmentation verantwortliches Protein) und ADR1 (Aktivator der Transkription des Alkohol-Dehydrogenase-Gens in Hefe).

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