鋅手指（Zinc finger）

鋅手指（Zinc finger）
國立臺灣師範大學生命科學系研究助理陶韻婷

鋅手指（zinc finger）是一種像手指形狀的蛋白質構形（motif），具有這種結構形狀的蛋白質能與DNA、RNA分子、蛋白質甚至脂類結合。Zinc finger蛋白質在真核生物細胞較常見，少見於原核細胞，是主要調控基因轉錄的蛋白質，在許多基礎的細胞生化反應都扮演重要的角色，如：複製（replication）、修復（repair）、轉錄（transcription）、轉譯（translation）、代謝（metabolism）、訊號傳導（signaling）、細胞增殖（cell proliferation）以及細胞凋亡（apoptosis）等。

蛋白質的結構可分為四級。一級結構（primary structure）為胺基酸的排列，而二級結構（secondary structure），如α螺旋（alpha-helix）及β摺板（beta-sheet），則是由不同胺基酸彼此之間的分子作用力（如氫鍵（hydrogen bond）、凡德瓦力（van der Waals’ force）而形成，。二級結構的子單位彼此經過摺疊（folding）就形成（tertiary structure）三級結構，三級結構再彼此結合就形成四級結構 （quaternary structure）。Zinc finger屬於超二級結構（super-secondary structures），有許多不同種胺基酸的排列皆可產生zinc finger，並依照zinc finger的3D結構形狀（three-dimensional structure）分成幾種類別，如：cys2his2、gag knuckle、treble clef finger、zinc ribbon及zn2/cys6等。

首先被科學家研究透徹，且為最典型的鋅手指構形是cys2his2，具有α螺旋及β摺板各一個，大約有23胺基酸排列形成手指形狀，此構形保護著由β摺板上的2個cysteines與α-helix的2個histidines所共同鍵結的一個鋅原子。Cys2his2蛋白質在真核生物中，為常見的轉錄調控因子（transcription factor），它以α-helix嵌入DNA雙股螺旋的大溝槽（major groove）中，由β摺板與DNA上的糖-磷酸骨架（sugar-phosphate backbone）交互作用，並以鋅原子穩固著整體的架構。Zinc finger較偏好DNA上GC鹼基較多的部分，因容易形成氫鍵穩定。

Gag knuckle則與cys2his2構造相似，有比較短的β髮夾（beta-hairpin）和較大的α螺旋。人類免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus, HIV）具有gag knuckle類的zinc finger蛋白質，治療後天免疫缺乏症候群（acquired immunodeficiency syndrome, AIDS）的部分藥物即是利用鋅手指抑制劑（zinc finger inhibitors）抑制HIV gag knuckle蛋白質的合成。

具鋅手指的蛋白質，大多數有一個有趣的特徵，即同一個蛋白質上不只一個鋅手指，甚至在一種蟾蜍的蛋白質上，發現具有37個鋅手指！一般來說一個zinc finger蛋白質大約會有2到13個zinc finger。

參考資料：

Zinc Finger. http://www.web-books.com/MoBio/Free/Ch4F2.htm

What are Zinc Fingers ? http://www.innovateus.net/science/what-are-zinc-fingers

Zinc finger. http://en.wikipedia.org/wiki/Zinc_finger

L.H. Hartwell et al. 2000. Genetics-From Genes to Genomes.1st ed. McGraw Hill. p367-368.

T.A. Brown. 2002. Genomes. 2nd ed. John Wiley & Sons Inc. p248-252.