Dedo de zinc para niños

Los dedos de zinc son partes muy pequeñas de las proteínas que ayudan a estas a mantener su forma. Para ello, usan uno o más iones de zinc, que son como pequeños "pegamentos" que las estabilizan.

Estas partes de las proteínas suelen funcionar como "módulos de interacción". Esto significa que se unen a otras moléculas importantes como el ADN (donde está nuestra información genética), el ARN (que ayuda a leer esa información), otras proteínas o moléculas más pequeñas.

Su función principal es estructural. Ayudan a que la proteína se pliegue correctamente y se mantenga activa. El zinc no participa directamente en las reacciones químicas, pero su presencia hace que esas reacciones sean mucho más rápidas.

El nombre "dedo de zinc" se usó por primera vez para describir una parte de una proteína llamada factor de transcripción IIIA en una rana, la Xenopus laevis.

Los dedos de zinc se unen a los iones de zinc usando una combinación de dos tipos de "ladrillos" de proteínas: las cisteínas y las histidinas. Se pueden clasificar según cómo se organizan estos "ladrillos" (por ejemplo, Cys2His2, Cys4 o Cys6). También se pueden clasificar por la forma que adopta la proteína cuando se pliega. Los tipos más comunes son el Cys2His2 (conocido como el "dedo de zinc clásico"), la "clave triple" y la "cinta de zinc".

Tipos de dedos de zinc y sus estructuras

Los dedos de zinc se clasifican en diferentes grupos según su estructura y cómo se unen al zinc. Aquí te mostramos algunos de los más importantes:

Grupo de pliegue	Estructura representativa	Cómo se unen los "ladrillos"
Cis2His2		Dos "ladrillos" forman un nudo y los otros dos están al final de una hélice.
Nudillo		Dos "ladrillos" forman un nudo y los otros dos forman una hélice corta.
Clave de sol		Dos "ladrillos" forman un nudo y los otros dos están al principio de una hélice.
Listón de cinc		Dos "ladrillos" forman un nudo y los otros dos forman otro nudo.
Zn2/Cis6		Dos "ladrillos" están al principio de una hélice y los otros dos forman un bucle.
TAZ2		Dos "ladrillos" están al final de dos hélices.

Dedos de zinc tipo Cys2His2

Este es el tipo de dedo de zinc más estudiado y es muy común en los factores de transcripción de los mamíferos. Los factores de transcripción son proteínas que ayudan a "encender" o "apagar" los genes.

Estos dedos de zinc tienen una forma especial y una secuencia de "ladrillos" (aminoácidos) muy específica: X₂-Cis-X_2,4-Cis-X₁₂-His-X_3,4,5-His

Pueden tener varias funciones, como unirse al ARN o interactuar con otras proteínas. Pero son especialmente conocidos por su capacidad para unirse a secuencias específicas del ADN, como en la proteína Zif268.

A menudo, varios de estos dedos de zinc se repiten uno tras otro en una proteína. Estas repeticiones pueden unirse a una parte del ADN llamada "surco mayor" y suelen estar espaciadas cada 3 pares de bases. La parte en forma de hélice de cada dedo de zinc puede hacer contacto con bases específicas del ADN.

Dedos de zinc Zn2/Cis6

Los miembros de este grupo tienen dos iones de zinc unidos a seis "ladrillos" de cisteína. Se encuentran en varios factores de transcripción, como la proteína Gal4 de la levadura.

¿Cómo funciona el zinc en los dedos de zinc?

El zinc no se une directamente al ácido nucleico (como el ADN o el ARN). En cambio, el ion de zinc tiene un papel estructural. Es decir, ayuda a que la proteína se pliegue y mantenga su forma tridimensional. Esta forma, que depende del zinc en su centro, es la que permite a la proteína reconocer y unirse a su molécula complementaria, como el ADN.

Métodos para estudiar los dedos de zinc

Para entender cómo funcionan los dedos de zinc, los científicos usan varias técnicas.

• Estudios de estructuras: Basándose en información de bases de datos y secuencias de proteínas, los científicos han propuesto cómo se ven los dedos de zinc en 3D.
• Resonancia Magnética Nuclear (RMN): Esta es una de las técnicas más usadas. La RMN aprovecha las propiedades magnéticas de los átomos para dar información detallada sobre la estructura, el movimiento y el ambiente químico de las moléculas. Es como tomar una "foto" muy detallada de cómo están organizados los átomos en la proteína.

Un desafío al estudiar estas proteínas es que a veces es difícil producir suficiente cantidad de ellas en el laboratorio para analizarlas. Para facilitar esto, se han desarrollado sistemas especiales, como el "His-tag". Este sistema añade una pequeña etiqueta a la proteína, lo que facilita su producción y purificación. El His-tag es muy útil porque no cambia la estructura ni la función de la proteína.

Aplicaciones de los dedos de zinc

Los científicos han aprendido a diseñar dedos de zinc para que se unan a secuencias específicas de ADN. Esto tiene muchas aplicaciones interesantes:

• Factores de transcripción artificiales: Se pueden crear proteínas que activen o desactiven genes específicos. Por ejemplo, se está investigando un factor de transcripción artificial que activa la expresión de una proteína llamada VEGF en humanos.
• Nucleasas con dedos de zinc: Son herramientas muy útiles para modificar el genoma de muchos organismos, como la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster), un pequeño gusano (Caenorhabditis elegans), el tabaco y el pez cebra. También se están investigando para posibles tratamientos médicos.

Ensamblaje modular

Una forma de crear nuevos dedos de zinc es combinando "módulos" más pequeños que ya se sabe a qué secuencias de ADN se unen. Por ejemplo, se pueden juntar tres dedos de zinc, cada uno diseñado para reconocer 3 pares de bases de ADN, para crear una proteína que reconozca una secuencia de 9 pares de bases. El reto es que a veces la forma en que un dedo de zinc se une al ADN puede cambiar dependiendo de los otros dedos de zinc que lo rodean.

Métodos de selección

También se usan métodos de "selección" para encontrar dedos de zinc que se unan a las secuencias deseadas. Estos métodos permiten probar muchas combinaciones de dedos de zinc para ver cuáles funcionan mejor. Un sistema reciente llamado "OPEN" combina grupos de dedos de zinc preseleccionados para crear proteínas que se unan a secuencias específicas de ADN.

Función biológica de los dedos de zinc

Además de ayudar a leer y copiar el ADN, los dedos de zinc también son importantes para la acción de algunas hormonas. Estas hormonas están relacionadas con el crecimiento y el equilibrio de todo el organismo. Por ejemplo, la vitamina D, que es importante para el calcio, y la tiroxina, que regula el metabolismo, usan dedos de zinc para funcionar correctamente.

Posible uso en tratamientos médicos

Los dedos de zinc tienen un gran potencial para ayudar a tratar enfermedades. Una estrategia es usar "nucleasas con dedos de zinc" (ZFN). Estas son proteínas que combinan un dedo de zinc con una enzima que puede cortar el ADN.

La idea es que el dedo de zinc guíe a la enzima cortadora a una parte específica del ADN, cerca de donde hay un error (una mutación). Una vez que la enzima corta el ADN, se puede introducir una cadena de ADN correcta para que la célula repare la mutación.

Las ventajas de esta técnica son que no se introduce material genético extraño de forma permanente, se repara la secuencia original del gen y es muy eficiente. Sin embargo, aún se está investigando para asegurar que estas herramientas sean completamente seguras para su uso en personas.

Véase también

En inglés: Zinc finger Facts for Kids