锌指类基因调控蛋白—生物无机化学和分子生物学发…

生命必需元素锌,除了以锌酶的形式,参与生物体的种类代谢过程外,近年来发现,锌还以各种锌蛋白的结构方式,包括锌指、锌纽、锌带和锌簇等,参与生物体的基因转录、复制及蛋白质的合成等各种基因调节和控制过程,联想到金属硫蛋白在锌的体内平衡中所扮演的角色,很有可能锌是通过金属硫蛋白和锌指类蛋白的逐级调控,成为生物体生长发育的调控中心,癌基因和人免疫缺陷病毒（ＨＩＶ）的许多调节蛋白也具有锌指类结构,这给癌症和受     

锌指蛋白与心脏发育

锌指是最大的DNA结合蛋白家族,是最普遍的核酸识别元件.近年来发现锌指参与生物体的基因转录,复制及蛋白质的合成等各种基因调节和控制过程,心脏发育过程中涉及大量锌指基因.综述了心脏发育过程中起重要调控作用的锌指蛋白以及它们的作用机制.     

真菌中锌簇蛋白的结构和功能

锌簇家族蛋白即Zn₂Cys₆类锌指蛋白,是真菌中特有的一类蛋白,它们属于转录因子类,广泛参与真菌中初级和次级代谢、胁迫应答和细胞分裂等生命活动的调控。锌簇蛋白主要包括N端的DNA结合结构域、中间的调节结构域和C端的酸性区域,其中DNA结合结构域包含锌指基序并负责结合靶基因的启动子。目前已经解析了多个锌簇家族转录因子DNA结合结构域的三维结构,并发现该家族中一些蛋白能够参与调控多个基因的表达,但缺乏对其结构、动力学和功能关系的全面分析。本文综合分析了不同锌簇蛋白与DNA结合的结构特征,总结其结构域与功能的关系,指出锌簇蛋白研究的重要方向,旨在为锌簇家族蛋白的深入研究提供思路。     

锌的生物学功能及高浓度锌对铁硫蛋白的影响

锌是生物体中最重要的微量金属元素之一,是众多蛋白酶、转录因子和其他调控蛋白的辅助因子,对维持蛋白质结构和功能起着关键作用。锌指结构是最为常见的核酸结合模体(motif)之一,含有锌指结构的蛋白质大多具有和基因调控有关的功能。此外,锌在促进机体的生长发育、免疫成熟和创伤愈合以及维持血糖稳定等方面发挥着无可替代的作用。然而,体内锌的调节异常、供应过量或不足均会导致疾病发生(如儿童脑肿瘤和免疫缺陷)。细胞内锌的累积将会严重影响一系列铁硫蛋白酶的活性。该文旨在对近十几年来锌的生物学功能的研究进展进行综述,并重点阐述高浓度锌对铁硫蛋白的影响及其作用机制。     

CCCH型锌指蛋白研究进展

锌指蛋白是一类生物体中广泛存在的具有典型锌指结构特征的超蛋白家族,几乎参与了生物体生长发育的各个阶段。根据锌指蛋白的结构及功能特点,锌指蛋白主要分为9大类,其中CCCH型锌指蛋白相比其它几类来说较少,约占所有锌指蛋白的0.8%,在植物、动物、微生物中都有发现。CCCH型锌指蛋白包含一个或多个由3个半胱氨酸和一个组氨酸组成的能与锌离子结合的基序。综述了CCCH型锌指蛋白的定义、结构、表达、作用方式和功能。     

蓝藻的类金属硫蛋白及其研究进展

单细胞蓝藻中的类金属硫蛋白已经得到分离纯化,并在蛋白质水平上与标准的哺乳动物金属硫蛋白做了对比性分析,发现二者氨基酸组成和序列差异很大,前者只形成一个结构域,但二级结构和金属结合性质具有一定的相似性,是进化上功能趋同的表现．同时克隆并分析了它的基因ORF结构,研究了金属诱导和逆向转录抑制对于蛋白质表达的调控及类似于哺乳动物金属硫蛋白基因具有的放大和重排现象机理,提出了近期研究的重点和方向．     

C_2H_2型锌指蛋白研究进展

遗传信息的实现过程离不开基因表达的调控 ,至今为止发现的转录调控因子中有很多含有锌指模体 (ｚｉｎｃ ｆｉｎｇｅｒｍｏｔｉｆ)结构。锌指蛋白是指含有通过结合Ｚｎ2 稳定的短的可以自我折叠形成“手指”结构的一类蛋白质。由于其自身的结构特点 ,可以选择性的结合特异的靶结构 ,使锌指蛋白在基因的表达调控、细胞分化、胚胎发育等生命过程中发挥重要作用。自从 1 983年在爪蟾卵母细胞中发现第一个具有基因转录调控作用的锌指蛋白ＴＦⅢＡ以来 ,在多种生物中发现的锌指基因已有约 50 0多个 ,其中人基因组中的锌指蛋白基因达 2 0 0多个。…     

水稻含有B-box锌指结构域的OsBBX25蛋白参与植物对非生物胁迫的响应

锌指蛋白在调控植物生长发育和应对逆境过程中发挥着重要作用.为进一步研究锌指类蛋白参与植物非生物胁迫响应的分子机制,对水稻(Oryza sativa)中一个编码含有B-box锌指结构域蛋白的OsBBX25基因进行了功能分析.OsBBX25受盐、干旱和ABA诱导表达.异源表达OsBBX25的转基因拟南芥(Arabidopsis thaliana)与野生型相比对盐和干旱的耐受性增强,且盐胁迫条件下转基因植物中KIN1、RD29A和COR15的表达上调,干旱胁迫下KIN1、RD29A和RD22的表达上调.外源施加ABA时,转基因植物的萌发率与野生型之间没有明显差异.OsBBX25可能作为转录调控的辅助因子调节胁迫应答相关基因的表达,进而参与植物对非生物胁迫的响应.     

CCCH型锌指蛋白的研究进展

对Cys3His(CCCH)型锌指蛋白的结构和功能的研究进展进行了综述。研究表明,CCCH型锌指蛋白是最新发现的一类参与RNA代谢,并能激活基因转录的锌指蛋白,对其结构与功能的深入研究,有望揭示真核生物中基因调控的机理。     

C2H2型锌指蛋白的研究进展

锌指基因家族是人体中最大的基因家族,它参与细胞分化、胚胎发育,并与许多疾病的发生相关．根据半胱氨酸(c)和组氨酸(H)的数目和位置可将锌指蛋白分为c2H2、c2Hc2、c2c2 CHCC2C2、C2C2C2C2等亚类．c2H2型锌指是最普遍的类型,它们作为重要的转录调控因子参与许多的生理过程．c2H2型锌指蛋白包含的锌指数目从1个到30多个不等．依据锌指的数量以及在蛋白中的分布情况,大多数c2H2型锌指蛋白属于下列3类之一：1)含3个c：H：锌指的蛋白(tC2H2);2)含多个锌指的c2H2型锌指结构蛋白(mac2H2);3)锌指成对间隔排列的c2H2型锌指蛋白(spC2H2)、一些c2H2型锌指蛋白能识别并结合特异性RNA或DNA片段．另一些则只能与RNA结合．通常锌指蛋白含锌指数目越多。它选择结合的能力就越强．     

水稻TFⅢA型锌指蛋白基因ZFP207的克隆和表达分析

锌指蛋白是一类重要的转录因子, 广泛参与植物的生长发育和胁迫应答过程。文章使用生物信息学方法从水稻中预测并克隆了一个TFⅢA型锌指蛋白基因ZFP207(GenBank 登陆号: AK063147.1), 该基因包含一个567 bp的开放阅读框, 编码一条188个氨基酸组成的多肽,其编码产物的预测分子量为20.72 kDa, 等电点为9.67。锌指蛋白ZFP207含有一个典型的TFⅢA型锌指结构, 并且在C端含有一个可能具有转录抑制功能的EAR-motif, 但不具有任何已知的核定位信号。系统发生分析结果表明, ZFP207与植物中已经发现的单锌指蛋白亲缘关系较近。通过RT-PCR方法分析了ZFP207基因在成株期水稻不同组织中的表达, 发现ZFP207在茎和叶中表达量较高, 而在穗和根中表达量较低。在酵母中的转录激活实验结果显示, ZFP207在酵母中不具有转录激活功能。     

Positive and negative cooperativity of modularly assembled zinc fingers

One simple and widespread method to create engineered zinc fingers targeting the desired DNA sequences is to modularly assemble multiple finger modules pre-selected to recognize each DNA triplet. However, it has become known that a sufficient DNA binding affinity is not always obtained. In order to create successful zinc finger proteins, it is important to understand the context-dependent contribution of each finger module to the DNA binding ability of the assembled zinc finger proteins. Here, we have created finger-deletion mutants of zinc finger proteins and examined the DNA bindings of these zinc fingers to clarify the contributions of each finger module. Our results indicate that not only a positive cooperativity but also a context-dependent reduction in the DNA binding activity can be induced by assembling zinc finger modules.     

逆境相关植物锌指蛋白的研究进展

锌是植物必需的营养元素,锌指蛋白因其具有指状结构特征且能结合Zn2 而得名,植物锌指蛋白包含特有的QALGGH保守结构,可能涉及调控植物特有的生物学功能。人们已经从拟南芥(Arabidopsis thaliana)、矮牵牛(Petunia hybrida Vilm)、水稻(Oryza sativa)、大豆(Glycine max)、棉花(Gossypium hirsutum)等植物中克隆了许多编码锌指蛋白的基因,并对其结构及功能进行了研究。利用转基因技术,将一些与逆境胁迫相关的锌指蛋白基因在目标植物中过量表达后,能对植物起到增强抗逆性的作用,说明锌指蛋白在增强植物逆境抗性方面有着广阔的应用前景。     

人造锌指蛋白的应用

C2H2锌指是真核细胞中最常见的DNA结合模体。由于C2H2锌指域靶位点特异性与结构和功能的模块性构成,使得C2H2锌指域成为构建特定的DNA结合蛋白的常用骨架。保持C2H2锌指的基本骨架不变,替换锌指特定位点的氨基酸残基,并融合表达其他功能域就可以得到具有靶向性的人造锌指蛋白(ZFP)。ZFP可以介导靶基因的转录调控,抑制或激活特定基因的表达与配体依赖的靶基因激活或抑制;对DNA进行修饰,如人造限制性内切酶,重组酶,整合酶;抗病毒感染等。因此,人造锌指蛋白应用前景广阔,研究价值显著,是未来人类基因治疗的革命性的工具。     

陆地棉SUPERMAN类似锌指蛋白基因的克隆与表达分析

锌指蛋白是生物体内数量最多的转录调控因子,它在动植物的生长发育中都起到十分重要的作用。SUPERMAN类锌指蛋白只含有1个锌指结构。我们根据这类蛋白的保守结构域设计简并引物,通过RT-PCR从棉花中获得了3个这个家族成员的EST,得到1个锌指蛋白基因的全长序列,该基因的编码区长744 bp,编码长248个氨基酸的多肽,其氨基酸序列与GenBank中登录的一个拟南芥RBE蛋白有40%的同源性。此基因被命名为GZFP。它含有保守的锌指结构并在多肽链的C-端具有富含亮氨酸的保守结构域,GZFP含有核定位信号并且没有内含子。GZFP基因在棉花花蕾、子房、花瓣和根中的表达量要高于木质部、韧皮部、叶片、纤维和种子。GZFP基因的表达量很低,在GenBank中没有任何和它同源的EST序列存在。对GZFP 5′侧翼区进行分析发现有数个花粉和根特异表达相关元件,4个与Dof蛋白作用的核心序列,4个与光诱导相关的元件。      

真核生物中锌指蛋白的结构与功能

真核生物中的许多蛋白质分子包含锌指结构区,这类蛋白称为锌指蛋白.锌指蛋白因其包含特殊的指状结构,在对DNA、蛋白质和RNA的识别和结合中起重要作用.许多锌指蛋白的锌指结构域包含能与DNA特异结合的区域,并与某些效应结构域（如KRAB、SCAN、BTB/POZ、SNAG、SANT和PLAG等）相连,这类锌指蛋白常作为转录因子起作用,可调控靶基因的转录.一些锌指蛋白包含蛋白质识别结构域（如LIM锌指、MYND锌指、PHD锌指和RING锌指等）,它们能够特异地介导蛋白质之间的相互作用,因此被称作蛋白适配器.此外,某些锌指蛋白还可以结合RNA,起转录后调控作用.本文就锌指蛋白与DNA、RNA以及蛋白质分子间的相互作用作一综述.     

利用人工锌指文库选育高乙醇耐受性工业酵母菌株

选育高乙醇耐性的酿酒酵母菌株对提高燃料乙醇的发酵效率具有重要意义.锌指蛋白广泛存在于多种生物中,对基因的转录和翻译起重要的调节作用.利用人工设计的锌指蛋白可定向设计锌指序列及其排列顺序,实现对细胞内多个基因的全局调控.由于与环境胁迫反应相关的基因很多,因此可利用人工锌指蛋白技术获得耐受性提高的微生物重组菌.文中将人工锌指文库转入到酿酒酵母模式菌株S288c,选育了具有高乙醇耐受性的重组菌株M01,并分离了与乙醇耐受性提高相关的人工锌指蛋白表达载体pRS316ZFP-M01,转入工业酿酒酵母Sc4126,在含有不同浓度乙醇的平板上,工业酵母Sc4126的重组菌株表现出显著的耐受性提高.在高糖培养基(250 g/L)条件下进行乙醇发酵,发现重组菌的乙醇发酵效率明显快于野生型,发酵时间提前24 h,且发酵终点乙醇浓度提高6.3％.结果表明人工锌指文库能够提高酵母的乙醇耐受性,为构建发酵性能优良的酵母菌种奠定了基础.