zum Directory-modus

Protein-DNA-Wechselwirkungen

Das Zinkfinger-Motiv

Ein korrektes Ablesen der DNA ist von hoher Bedeutung und spielt nicht nur beim Duplizieren des Erbguts eine wichtige Rolle, sondern auch bei genregulatorischen Prozessen. Bei diesen beschränkt sich der Transkriptionsvorgang auf einzelne Sequenzen. Sie können auch einer hormonellen Kontrolle unterworfen sein. Der DNA-Ableseapparat, die RNA-Polymerase, ist nicht in der Lage, selbständig die entsprechenden DNA-Sequenzen zu lokalisieren sowie an diese zu binden. Die RNA-Polymerase benötigt daher Hilfsproteine, die für sie an den gewünschten Positionen stabile Bindungen ausbilden. Man bezeichnet solche Hilfsproteine als Transkriptionsfaktoren.

Eine Möglichkeit, spezifisch an bestimmte DNA-Sequenzen zu binden, wird durch so genannte Zinkfinger-Motive erreicht. Diese entstehen durch eine besondere Aminosäureabfolge: Wenige Aminosäuren (ca. 12) trennen auf einer Polypeptidkette zwei fast aufeinander folgende Histidin-Reste von zwei nahezu benachbarten Cysteinen. Diese beiden Aminosäurepaare komplexieren ein Zink-Ion, die Cysteine binden koordinativ über eine SH-Gruppe, die Histidine über den Imidazol-Ring. Die zwischen den Komplexbildnern liegenden Aminosäuren lassen zwangsläufig eine fingerförmige Schleife entstehen.

Die Zinkfinger-Motive ermöglichen unspezifische Wechselwirkungen polarer Art zwischen den Aminosäuren der Schleife und den Basenpaaren der DNA, wodurch schließlich eine Bindung zwischen Protein und DNA resultiert. Die Spezifität eines Transkriptionsfaktors kommt erst durch tandemförmige Wiederholungen mehrerer Zinkfinger-Motive zustande. Eine Erhöhung der Spezifität wird durch unterschiedliche Aminosäurekombinationen in den fingerförmigen Schleifen gegeben. Die Zinkfinger-Motive erstrecken sich zwischen den Helices und Faltblattstrukturen der Proteine. Die Einheiten der Transkriptionsfaktoren betten sich mithilfe der Wechselwirkungen in die große Furche der B-DNA ein. Es wird also ein dreidimensionales Gerüst um die zu transkribierende DNA angepasst.

Mouse
Abb.1
Zinkfinger

Bitte klicken Sie zum Abspielen des Tutorials auf das Bild!

Abb.2
Zinkfinger als 3D-Modell

Zentrales Zink-Atom (grün) des Zif268 mit den Liganden Cys137, Cys140, His153 und His157 (das Protein Zif268 ist Teil des Transkriptionsfaktors TFIIIA).

Seite 14 von 17