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Domaines protéiques
Motifs à doigt de zinc (zinc-finger) : structures et fonctions

Sommaire

Les motifs à doigt de zinc sont de petits motifs structuraux d'une trentaine d'acides aminés trouvés dans les protéines et dont le rôle est de stabiliser leurs plis par un ou plusieurs ions Zn++.

Structure de base

Motifs à doigt de zinc de TFIIIA
Motifs à doigt de zinc de TFIIIA
(Figure : vetopsy.fr d'après Miller)

Le motif canonique à doigt de zinc (C2H2), d'une trentaine de résidus, est formé :

  • d'un linker (1-5),
  • d'un domaine Zinc finger, qui reconnait les différents ligands (6-30),
    • stabilisé par un ion Zn++ lié à une paire de cystéines (8 et 13) et d'histidines (26 et 30),
    • comportant un coeur hydrophobe à trois autres résidus conservés : Tyr6 (ou Phe6), Phe17, and Leu23.

Le motif est composé :

L'hélice α du domaine est insérée comme un " doigt " dans le grand sillon de l'ADN.

Différents groupes

Des variations sont possibles à partir de ce modèle canonique en fonction :

Motif canonique à doigt de zinc et liaisons avec l'ADN
Motif canonique à doigt de zinc et liaisons avec l'ADN
(Figure : vetopsy.fr)

On en compte 8 groupes :

  • Cys2His2 canonique (C2H2) : deux ligands forment une articulation et deux autres forment l'extrémité C-terminale d'une hélice ;
  • Gag knuckle : deux ligands forment une articulation et deux autres forment une hélice corte ou une boucle ;
  • Treble clef (" clef de sol ") : deux ligands forment une articulation et deux autres forment l'extrémité N-terminale d'une hélice ;
  • Zinc ribbon : deux ligands forment chacun deux articulations ;
  • Zn2Cys6 : deux ligands forment l'extrémité N-terminale d'une hélice et deux autres forment une boucle ;
  • TAZ2 domain like : deux ligands forment les extrémités des deux hélices ;
  • Zn binding loop : quatre ligands forment une boucle ;
  • metallothionein : une boucle riche en cystéine semble séquestrer les ions métalliques pour protéger l'environnement cellulaire.
livre

Pour tout savoir sur la structure des motifs à doigt de zinc : SURVEY AND SUMMARY: Structural classification of zinc fingers 2003.

Reconnaissance des ligands

C'est l'hélice α qui reconnait les ligands, en particulier les ADN :

ZIF268 à 3 motifs à doigt de zinc lié à l'ADN
ZIF268 à 3 motifs à doigt de zinc lié à l'ADN
(Figure : vetopsy.fr d'après Splette)

Par contre, les motifs à doigt de zinc agissent toujours à plusieurs, en général en tandem, mais aussi en groupes comme pour les 9 de TFIIIA par exemple.

Fonctions

Les motifs à doigt de zinc, grâce à leur variabilité, ont de multiples fonctions dans la reconnaissance :

1. des acides nucléiques,

2. d'autres motifs protéiques (Sticky fingers: zinc-fingers as protein-recognition motifs 2006), surtout pour les enzymes impliquées dans l'ubiquitination, comme les E3 ubiquitine ligases et les UBD de la classe des ZnF, a désubiquitination comme les DUB ;

3. dans les réponses à l'hypoxie cellulaire comme les domaines TAZ (Transcription Adaptor putative Zinc finger) ;

4. dans l'élaboration de protéines chimères, avec des de nucléases ou intégrases, pour la modification du génome, à portée thérapeutique (The Discovery of Zinc Fingers and Their Applications in Gene Regulation and Genome Manipulation 2010). 

Bibliographie
  • Lodish et coll - Biologie moléculaire de la cellule - De Boeck Supérieur, Saint-Laurent, 1207 p., 2014
  • Maillet M. - Biologie cellulaire - Abrégés de Masson, 512 p, 2002