Ein Zinkfinger ist eine fingerförmige Proteinfalte, die durch die Bindung bestimmter Aminosäuren im Protein an ein Zinkion gebildet wird. Diese Proteine binden oft an DNA und RNA, da ihre Form eine enge Wechselwirkung der Domäne mit den Nukleotiden von DNA und RNA ermöglicht. Ihre Nukleotidbindungseigenschaften ermöglichen es ihnen, bei der Regulierung der Genexpression und beim Zusammenbau von Viren zu wirken.
Es gibt verschiedene Arten von Zinkfingerstrukturen, aber die häufigste Version besteht aus einer Alpha-Helix und einem Beta-Faltblatt, den beiden häufigsten Sekundärstrukturen in Proteinen, auf beiden Seiten mindestens eines Zinkions. Die Alpha-Helix und das Beta-Faltblatt werden von Cystin- und Histidinresten in Position gehalten und koordinieren das Zinkion über ihre Stickstoff- und Schwefelatome. Der Zinkfinger bindet an DNA und durch die Wechselwirkung von Aminosäuren an seiner Peripherie mit Basenpaaren im Zentrum der DNA-Doppelhelix. Es ist eine kompakte Proteindomäne und ihre geringe Größe ermöglicht eine enge Nachbarschaft zu DNA-Basenpaaren.
Diese Proteine sind die häufigsten Transkriptionsfaktoren in lebenden Organismen. Ein Transkriptionsfaktor ist ein Protein, das an DNA bindet und die Übertragung genetischer Informationen auf RNA steuert. Die Tatsache, dass diese Proteine auf DNA abzielen, hat sie zu Kandidaten für ein gezieltes Re-Engineering gemacht, um auf interessierende DNA-Sequenzen abzuzielen.
Beispielsweise ist eine Zinkfingernuklease (ZFN) ein synthetisches Protein, das eine konstruierte Zinkfinger-Bindungsdomäne aufweist, die mit einer Restriktionsendonuklease oder einem DNA-spaltenden Enzym fusioniert ist. Das ZFN kann verwendet werden, um DNA an bestimmten Stellen zu schneiden, und ist ein nützliches Werkzeug, um die ortsspezifische Rekombination von DNA zu fördern. Technisch hergestellte Zinkfinger können auch als künstliche Transkriptionsfaktoren verwendet werden.
Zinkfingerdomänen werden in einigen viralen Proteinen gefunden, einschließlich des Neocapsid-(NC)-Proteins des Human Immunodeficiency-1 (HIV-1)-Virus. NC ist ein attraktives antivirales Ziel, da es für den viralen Zusammenbau wichtig ist und hoch konserviert ist. Inhibitoren, die spezifisch auf die Zinkfinger viraler und retroviraler Proteine abzielen, könnten verwendet werden, um die Virusreplikation zu verhindern. Die Gewinnung antiviraler Verbindungen dieser Art ist ein aktives Gebiet der biomedizinischen Forschung.
Diese Proteine spielen eine wichtige Rolle im normalen Stoffwechsel von Zellen. Um wirksam zu sein, müssen antiretrovirale Verbindungen spezifisch auf retrovirale Zinkfingerproteine abzielen. Diese retroviralen Proteine haben unterschiedliche Aminosäuresequenzen und strukturelle Unterschiede zu zellulären Zinkfingerproteinen, so dass die Gewinnung selektiver Inhibitoren ein erreichbares Ziel ist.