锌指蛋白的设计及其应用

人工设计的锌指蛋白一般包括两个结构域：DNA结合结构域和效应结构域。DNA结合结构域主要采用对DNA序列特异性识别结合的C2H2型锌指结构域,而功能结构域常常采用某些转录激活结构域、转录抑制结构域或某些酶的活性结构域。这样进行设计的锌指蛋白就可以在特定的核酸序列上行使相应的功能,这对于目的基因的表达调控及蛋白质与核酸的相互作用研究提供了新的思路。     

一种特异识别SV40启动子的人工转录因子的构建

转录因子是真核表达调控中非常重要的一类反式作用因子,通常由DNA结合域与效应域两部分组成,而锌指结构是DNA结合域的常见组成单元。人工转录因子就是基于转录因子的这种结构特点,人为地选择针对特定序列的DNA结合域与具有特定作用的效应域组合而成。利用噬菌体展示技术,筛选到与SV40启动子上9bp序列特异结合的锌指结构,再连接KOX1的KRAB域构建了一种人工转录因子。转染实验表明它对SV40下游的报告基因的表达有很显著的抑制作用。     

锌指蛋白及人工锌指蛋白对微生物代谢影响的研究进展

锌指蛋白由于锌指结构域序列相对保守,识别DNA序列具有高度特异性,所以成为研究较广泛的DNA结合蛋白,但目前对锌指蛋白的研究多集中在真核细胞,而对微生物锌指蛋白,尤其是原核微生物锌指蛋白的研究相对较少。本文综述了近年来微生物锌指蛋白,尤其是原核微生物锌指蛋白的发现及功能的最新研究进展,以及人工锌指蛋白技术在微生物菌株改造中的应用。特定人工锌指蛋白不仅可调控微生物细胞中多基因控制的复杂性状,例如耐热性、乙醇和丁醇耐性、渗透胁迫耐受性等,还可以利用锌指结构域构建DNA脚手架系统,进而构建复合酶系统,从而提高催化效率和代谢物产量。目前报道的用于微生物代谢调控的人工锌指蛋白利用的都是哺乳动物的基因,未来根据不同微生物中天然锌指蛋白的序列进行人工锌指的设计,将拓展人工转录因子技术在微生物全局基因表达调控中的应用。     

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.     

植物Dof转录因子

Dof蛋白是单锌指结构的植物转录因子,具有一个由52个氨基酸组成的保守Dof结构域,可识别一段AAAG（或CTTT）的DNA核心序列,其C末端氨基酸序列比较多变,是Dof蛋白的特异转录调控区。本文简要介绍了Dof转录因子近年来在激素响应、光反应和物质合成等多个生理过程中发挥的重要作用。     

KRAB型锌指蛋白(KZNF)的研究进展

KRAB型锌指蛋白是哺乳动物中最大的转录调控因子家族, 它的多数成员在基因组上成簇分布。其结构特征是N端含有KRAB结构域, C端含有多个C2H2型锌指结构。KRAB结构域为一蛋白质-蛋白质相互作用区, 可以与多种协同转录抑制因子和转录因子结合, 使KRAB型锌指蛋白作为转录因子和/或转录调控因子发挥依赖于DNA结合的转录抑制功能, 在胚胎发育、细胞分化、细胞转化及细胞周期的调控中发挥重要功能。     

IV型限制酶ScoMcrA中SRA结构域介导的二聚体化对硫结合结构域功能的影响机制

[背景] 部分细菌的DNA骨架会发生磷硫酰化修饰,硫结合结构域（Sulfur Binding Domain,SBD）可以特异性识别这种生理修饰。与绝大多数SBD-HNH双结构域核酸酶不同,ScoMcrA的SBD和HNH结构域中间插入了一个特异性识别5-甲基胞嘧啶（5mC）修饰DNA的SET and RING-Associated （SRA）结构域。晶体结构显示,单独的SBD是单体,而SBD-SRA是双体。[目的] 探究ScoMcrA中SRA结构域的存在对SBD识别硫修饰DNA的影响及影响方式。[方法] 凝胶迁移实验（Electrophoresis Mobility Shift Assay,EMSA）比较SBD、SBD-SRA对硫修饰DNA结合力的差异;对参与SBD-SRA二聚体化的关键氨基酸残基突变,并检测点突变对SBD-SRA蛋白二聚体化及结合硫修饰DNA的影响。[结果] 相较于SBD结构域,SBD-SRA双结构域对磷硫酰化修饰DNA的结合能力明显增强。对SBD-SRA双体互作界面进行单点突变基本不影响其对硫修饰DNA的结合,当二聚体化界面连续的L₂₆₁LGET₂₆₅突变成A₂₆₁AAAA₂₆₅时,突变体对硫修饰DNA的结合力下降到与SBD相似的水平。[结论] 根据EMSA实验结果可以初步判断,SRA结构域介导的SBD-SRA双体化能增强SBD对硫修饰DNA的结合力;L₂₆₁LGET₂₆₅是SRA结构域上影响SBD对硫修饰DNA结合力的关键氨基酸位点。     

Dof基因家族调节植物生长发育功能的研究进展

Dof（DNA binding with one finger）蛋白是一类植物特异性转录因子,通常含有200～400个氨基酸和2个主要结构域。该家族成员的N 末端为高度保守的单锌指Dof结构域,具有与DNA和蛋白质相互作用的双重功能,其C末端的氨基酸序列则较为多变,是Dof蛋白重要的特异转录调控结构域。研究表明,Dof蛋白作为转录激活物或阻遏物参与了多方面的植物生长发育过程。随着基因组测序技术的发展,已有大量的Dof基因从植物基因组数据库中鉴定出来。该文对近年来国内外有关Dof基因家族的结构特点、全基因组鉴定、蛋白互作以及生物学功能等方面的研究进展进行综述,以期为Dof转录因子的深入研究提供参考。     

ZNF638/NP220同源蛋白及其生物学作用的研究进展

一些具有锌指结构域的蛋白质可以识别特定的靶RNA分子并与之结合,在细胞中参与或介导重要的生物学作用,这一发现拓展了人们对锌指蛋白专职转录调控并且高度依赖于特异结合靶DNA序列的认知。ZNF638/NP220及其同源蛋白Matrin3和RBM20是一类在生物进化中相当保守的特殊锌指蛋白,定位于细胞核基质的核斑中,含有特殊的蛋白结构域,可以特定靶向RNA分子,在细胞的转录调控和RNA加工的不同阶段发挥作用,特别是RNA转录和剪接事件的偶联以及改变RNA分子的成熟和稳定性等方面。本文将对近年来有关ZNF638同源蛋白成员的发现、结构、分子机制及其在细胞分化、胚胎发育、病毒的感染等生命过程中调控作用的研究进展进行总结讨论。     

锌指蛋白结构及功能研究进展

锌指蛋白是一类具有手指状结构域的转录因子,对基因调控起重要的作用。根据其保守结构域的不同,可将锌指蛋白主要分为C2H2型、C4型和C6型。锌指通过与靶分子DNA、RNA、DNA-RNA的序列特异性结合,以及与自身或其他锌指蛋白的结合,在转录和翻译水平上调控基因的表达。我们简要综述了近年来锌指蛋白结构、分类及其与核酸及蛋白质相互作用等方面的研究进展。     

Pentaprobe: a comprehensive sequence for the one-step detection of DNA-binding activities

The rapid increase in the number of novel proteins identified in genome projects necessitates simple and rapid methods for assigning function. We describe a strategy for determining whether novel proteins possess typical sequence-specific DNA-binding activity. Many proteins bind recognition sequences of 5 bp or less. Given that there are 4⁵ possible 5 bp sites, one might expect the length of sequence required to cover all possibilities would be 4⁵ × 5 or 5120 nt. But by allowing overlaps, utilising both strands and using a computer algorithm to generate the minimum sequence, we find the length required is only 516 base pairs. We generated this sequence as six overlapping double-stranded oligonucleotides, termed pentaprobe, and used it in gel retardation experiments to assess DNA binding by both known and putative DNA-binding proteins from several protein families. We have confirmed binding by the zinc finger proteins BKLF, Eos and Pegasus, the Ets domain protein PU.1 and the treble clef N- and C-terminal fingers of GATA-1. We also showed that the N-terminal zinc finger domain of FOG-1 does not behave as a typical DNA-binding domain. Our results suggest that pentaprobe, and related sequences such as hexaprobe, represent useful tools for probing protein function.