Un doigt de zinc est un pli protéique en forme de doigt qui est formé par des acides aminés spécifiques dans la protéine se liant à un ion zinc. Ces protéines se lient souvent à l’ADN et à l’ARN car leur forme permet une interaction étroite du domaine avec les nucléotides de l’ADN et de l’ARN. Leurs propriétés de liaison aux nucléotides leur permettent de fonctionner dans la régulation de l’expression des gènes et dans l’assemblage du virus.
Il existe plusieurs types de structures à doigts de zinc, mais la version la plus courante consiste en une hélice alpha et une feuille bêta, les deux structures secondaires les plus courantes dans les protéines, de part et d’autre d’au moins un ion zinc. L’hélice alpha et la feuille bêta sont maintenues en position par des résidus de cystine et d’histidine, coordonnant l’ion zinc via leurs atomes d’azote et de soufre. Le doigt de zinc se lie à l’ADN, et par l’interaction d’acides aminés à sa périphérie avec des paires de bases au centre de la double hélice de l’ADN. C’est un domaine protéique compact, et sa petite taille lui permet d’être à proximité des paires de bases d’ADN.
Ces protéines sont les facteurs de transcription les plus courants chez les organismes vivants. Un facteur de transcription est une protéine qui se lie à l’ADN et contrôle le transfert de l’information génétique à l’ARN. Le fait que ces protéines ciblent l’ADN en a fait des candidats pour une réingénierie ciblée afin de cibler des séquences d’ADN d’intérêt.
Par exemple, une nucléase à doigt de zinc (ZFN) est une protéine synthétique qui possède un domaine de liaison à doigt de zinc modifié fusionné à une endonucléase de restriction ou une enzyme de clivage de l’ADN. Le ZFN peut être utilisé pour couper l’ADN à des emplacements spécifiques, et est un outil utile pour promouvoir la recombinaison spécifique au site de l’ADN. Les doigts de zinc modifiés peuvent également être utilisés comme facteurs de transcription artificiels.
Des domaines en doigt de zinc se trouvent dans certaines protéines virales, notamment la protéine néocapside (NC) du virus de l’immunodéficience humaine-1 (VIH-1). La NC est une cible antivirale intéressante car elle est importante pour l’assemblage viral et est hautement conservée. Des inhibiteurs qui ciblent spécifiquement les doigts de zinc des protéines virales et rétrovirales pourraient être utilisés pour empêcher la réplication du virus. L’obtention de composés antiviraux de cette nature est un domaine actif de la recherche biomédicale.
Ces protéines jouent un rôle important dans le métabolisme normal des cellules. Pour être efficaces, les composés antirétroviraux doivent cibler spécifiquement les protéines rétrovirales à doigt de zinc. Ces protéines rétrovirales ont des séquences d’acides aminés distinctes et des différences structurelles par rapport aux protéines cellulaires à doigt de zinc, l’obtention d’inhibiteurs sélectifs est donc un objectif réalisable.