El dedo de zinc es un motivo estructural común en muchos dominios de unión a ADN de proteínas. Se encuentra en aproximadamente el 3% (!) De todas las proteínas y realiza una amplia gama de funciones que no se limitan a mejorar o inhibir un gen específico. Son uno de varios dominios que evolucionaron para resolver el problema de la unión específica de secuencia de ácidos nucleicos. Un ion de zinc se coordina con la proteína y ayuda a estabilizar una hélice alfa que puede reconocer el ADN en una secuencia específica. El hilo común entre estos dominios es un requisito para un ion de zinc coordinado y una interacción específica de secuencia con ácidos nucleicos como el ADN o el ARN (generalmente), pero la estructura de los otros dominios determina cómo la proteína usa esta interacción para realizar sus funciones celulares.
La estructura
Los dominios de los dedos de zinc aprovechan la coordinación de un ion de zinc con las cadenas laterales de cisteína e histidina (en el “dedo de zinc clásico” pero también hay otras variaciones poco comunes) para estabilizar una hélice alfa corta y dos láminas beta. La hélice alfa está orientada de tal manera que encaja perfectamente en el surco principal del ADN, donde orienta las cadenas laterales hacia los grupos funcionales únicos en el borde de las bases de ADN. Las cadenas laterales en las hélices de los dedos de zinc (el “dedo”) se unen con solo la base de ADN correcta y, por lo tanto, se unen al ADN de forma específica de secuencia.
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Las siguientes son imágenes de una sola proteína de dedo de zinc (Zif268, pdb ID: 1ZAA [1]) con tres dominios de dedo de zinc (verde) coordinados a iones de zinc (gris) por las cadenas laterales de dos cisteínas y dos histidinas (azul). Cada dominio de dedo de zinc tiene una hélice alfa cuyas cadenas laterales (amarillo) interactúan con bases individuales en el surco principal del ADN bicatenario (naranja) a través de interacciones de enlace de hidrógeno (rojo). 
Observe la química de coordinación del ion zinc con las cisteínas en el bucle y las histidinas en la hélice alfa. Esta química de coordinación estabiliza el “dedo” y le permite contactar al ADN. Observe también que múltiples dominios de dedos de zinc pueden envolverse alrededor del ADN con cada contacto con el surco principal. 
Mirando hacia el centro del ADN, se muestran las cadenas laterales amarillas de la proteína del dedo de zinc apuntando hacia el ADN a lo largo del surco principal.
El acercamiento al surco principal muestra las interacciones específicas de la secuencia entre las cadenas laterales de los dedos de zinc y los grupos funcionales del surco principal de las purinas en el ADN. Estos contactos de enlace de hidrógeno se pierden si la secuencia del ADN no coincide exactamente con las cadenas laterales del dedo de zinc y viceversa.
La función
La estructura del dedo de zinc explica su función común en la estabilización de la hélice de reconocimiento que confiere el reconocimiento específico de secuencia de ácidos nucleicos. Los dedos de zinc son motivos proteicos fácilmente modificables; cambios menores en los aminoácidos en la hélice con cadenas laterales que contactan al ADN pueden alterar la especificidad de la secuencia. La naturaleza ha encontrado muchos usos para estos motivos de secuencia cortos, altamente específicos, fácilmente modificables y evolucionables, cuando una proteína necesita reconocer una secuencia específica de ARN o ADN para funcionar correctamente. Son dominios especialmente comunes en los factores de transcripción que deben reconocer secuencias de ADN específicas aguas arriba de un gen objetivo para inhibir o mejorar la unión de la ARN polimerasa u otros factores de transcripción. Pueden potenciar o inhibir la transcripción del gen en ARNm dependiendo de dónde se unen y qué otras proteínas reclutan.
Estas son solo algunas de las diversas funciones para las que las proteínas con dominios de dedos de zinc se utilizan en la célula:
- El factor de transcripción TFIIIA tiene hasta 9 dedos de zinc que interactúan con la secuencia promotora de ADN donde recluta ARN polimerasa e induce la transcripción del gen 5S rRNA.
- Las proteínas de dedo de zinc SLUG y SNAIL se unen en una secuencia de E-box en el ADN y reprimen la transcripción de E-cadherinas al bloquear el acceso de otros factores de transcripción que de otro modo promoverían su transcripción.
- La proteína PARP tiene dos dominios de dedos de zinc que se unen específicamente a sitios de ADN con roturas de cadena sencilla y un dominio catalítico que repara el daño.
- Tristetraprolin (también conocido como ZFP36) es un regulador traduccional cuyo dominio del dedo de zinc se une a secuencias específicas de elementos ricos en AU en la región 3 ‘no traducida de ARNm y los dirige a la degradación.
- La proteína antiviral de dedo de zinc (ZAP) se une a secuencias específicas de ARNm virales y recluta el exosoma de ARN para descomponerlas antes de que se traduzcan.
El futuro
Los dominios de los dedos de zinc son tan fáciles de modificar mientras conservan la especificidad de secuencia para el ADN que los bioingenieros han podido diseñar dedos de zinc que se unen a la mayoría de las secuencias de tres pares de bases con alta especificidad. [2] El trabajo más reciente sobre los dedos de zinc se centra en diseñarlos para realizar funciones biológicas novedosas para secuencias de ADN específicas (endonucleasas de restricción, inhibidores para combatir los ARNm virales y más)
[1] Pavletich, N. & Pabo, C. Reconocimiento de ADN con dedos de zinc: estructura cristalina de un complejo de ADN Zif268 en 2.1 A. Science 252, 809-817 (1991).
[2] Segal, DJ Hacia el control de la expresión génica a voluntad: Selección y diseño de dominios de dedos de zinc que reconocen cada una de las secuencias diana de ADN 5′-GNN-3 ‘. Actas de la Academia Nacional de Ciencias 96, 2758-2763 (1999).
