Un dito di zinco è una piega proteica a forma di dito formata da aminoacidi specifici nella proteina che si lega a uno ione zinco. Queste proteine si legano spesso al DNA e all’RNA perché la loro forma permette una stretta interazione del dominio con i nucleotidi di DNA e RNA. Le loro proprietà di legame ai nucleotidi consentono loro di funzionare nella regolazione dell’espressione genica e nell’assemblaggio del virus.
Esistono diversi tipi di strutture a dita di zinco, ma la versione più comune consiste in un’alfa elica e un foglio beta, le due strutture secondarie più comuni nelle proteine, su entrambi i lati di almeno uno ione zinco. L’alfa elica e il foglio beta sono mantenuti in posizione da residui di cistina e istidina, coordinando lo ione zinco tramite i loro atomi di azoto e zolfo. Il dito di zinco si lega al DNA e attraverso l’interazione di amminoacidi alla sua periferia con coppie di basi al centro della doppia elica del DNA. È un dominio proteico compatto e le sue dimensioni ridotte gli consentono di essere molto vicino alle coppie di basi del DNA.
Queste proteine sono i fattori di trascrizione più comuni negli organismi viventi. Un fattore di trascrizione è una proteina che si lega al DNA e controlla il trasferimento dell’informazione genetica all’RNA. Il fatto che queste proteine mirano al DNA le ha rese candidate per una riprogettazione mirata al fine di mirare a sequenze di DNA di interesse.
Ad esempio, una nucleasi a dita di zinco (ZFN) è una proteina sintetica che ha un dominio di legame a dita di zinco ingegnerizzato fuso a un’endonucleasi di restrizione o enzima di scissione del DNA. Lo ZFN può essere utilizzato per tagliare il DNA in punti specifici ed è uno strumento utile per promuovere la ricombinazione sito-specifica del DNA. Le dita di zinco ingegnerizzate possono essere utilizzate anche come fattori di trascrizione artificiali.
I domini del dito di zinco si trovano in alcune proteine virali, inclusa la proteina neocapside (NC) del virus dell’immunodeficienza umana-1 (HIV-1). NC è un bersaglio antivirale attraente perché è importante per l’assemblaggio virale ed è altamente conservato. Gli inibitori che colpiscono specificamente le dita di zinco delle proteine virali e retrovirali potrebbero essere utilizzati per prevenire la replicazione del virus. L’ottenimento di composti antivirali di questa natura è un’area attiva della ricerca biomedica.
Queste proteine svolgono un ruolo importante nel normale metabolismo delle cellule. Per essere efficaci, i composti antiretrovirali devono mirare specificamente alle proteine a dita di zinco retrovirali. Queste proteine retrovirali hanno sequenze di amminoacidi distinte e differenze strutturali dalle proteine cellulari a dita di zinco, quindi ottenere inibitori selettivi è un obiettivo raggiungibile.