Dita di Zinco

Dita di Zinco
Passando in rassegna gli archivi PDB si nota che le proteine sono in genere di grandi dimensioni. Contengono centinaia di amminoacidi anche se l'attività proteica spesso viene svolta solo da pochi amminoacidi che si trovano raggruppati da qualche parte nella struttura.
Perchè le proteine sono così grandi? Una ragione è che queste si devono auto-ripiegare all'interno delle cellule. Le proteine sono costituite di catene flessibili che si ripiegano da sole (o talvolta con un piccolo aiuto da parte dei cheperon) per formare strutture stabili e compatte. Queste strutture sono stabilizzate da legami idrogeno, da interazioni tra amminoacidi di carica opposta (acidi e basici) e da interazioni idrofobiche (di van der Waals) tra amminoacidi apolari. Quando la proteina si avvolge, queste interazioni si possono realizzare solo se gli amminoacidi interessati vengono allineati in modo perfetto, come in un grande gioco ad incastro.
Ognuno di questi legami, però, preso da solo, è molto debole e non è sufficiente a dare stabilità alla struttura. Le proteine, quindi, devono possedere centinaia di amminoacidi che producono centinaia di interazioni. Queste, tutte insieme, possono tenere incollata la proteina a formare una struttura stabile.

Piccole ed Efficienti
Le nostre cellule, d'altra parte, usano spesso un atomo di zinco per rendere più facile l'avvolgimento delle proteine. Se due cisteine e due istidine vengono poste vicine tra loro in una catena proteica, possono legare uno ione zinco e la catena risultante si deve piegare per avvolgersi strettamente intorno allo ione metallico assumendo una forma caratteristica che ricorda quella di un dito. In queste proteine, chiamate dita di zinco, una corta catena di soli 20 o 30 amminoacidi è sufficiente per creare una struttura solida e stabile. Le dita di zinco sono così utili che si trovano in migliaia delle nostre proteine e sono comuni nelle piante e negli animali. Stranamente, però, i batteri non utilizzano queste strutture piccole ed efficienti.

Dita Appiccicose
Molte dita di zinco hanno un ruolo essenziale nel riconoscimento del DNA. Le dita di zinco sono state scoperte per la prima volta nel fattore di trascrizione TFIIIA delle uova di rana che contiene 9 dita di zinco consecutive. Le due strutture mostrate qui rappresentano frammenti di questa proteina in azione. Il file PDB 1tf6 mostrato sulla sinistra, include 6 delle 9 dita di zinco (in blu) legate ad un lungo tratto di DNA (in rosso). Con queste interazioni il fattore TFIIIA aiuta il controllo della trascrizione di un gene che codifica per RNA ribosomiale. Il TFIIIA si lega anche allo stesso RNA ribosomiale (il prodotto della trascrizione) come si può vedere nei file PDB 1un6 e 2hgh mostrati sulla destra. Questa struttura include 3 delle 9 dita di zinco (in blu) ed un piccolo pezzo di RNA ribosomiale (in rosso). Nelle uova di rana circa 10 miliardi di copie di questa proteina aiutano a stabilizzare le molte copie di RNA che si formano quando la cellula cresce.

Riconoscimento Modulare
Come si può vedere in queste strutture, la sequenza di dita di zinco si avvolge attorno alle catene di DNA e RNA legandosi nelle scanalature e inserendo i propri amminoacidi per leggere la sequenza delle basi azotate. Un singolo dito di zinco non si può legare con forza e può riconoscere solo 2 o 3 paia di basi. Quando però più dita sono concatenate, queste si possono legare più fortemente e sono in grado di leggere sequenze di DNA più lunghe. Questo approccio modulare è così efficiente che gli scienziati stanno provando a costruire dita di zinco artificiali con diverse specificità. Legandole poi nel giusto ordine si potrebbero ottenere nuove proteine con dita di zinco in grado di leggere qualsiasi sequenza di DNA.

Molecola del Mese - Indice completo

PianetaChimica home