As nucleases dos dedos de zinco
As nucleases dos dedos de zinco (ou ZFN) são uma ferramenta utilizada para visar genes e mudar o DNA. É um dos três métodos de alteração do genoma com nucleases projetadas.
Eles têm duas partes. Os dedos de zinco são moléculas feitas pelo homem feitas de uma proteína e zinco. Cada uma se liga a um DNA específico. As nucleases dos dedos de zinco (ZFNs) são enzimas obtidas pela fusão de um dedo de zinco a uma enzima de clivagem de DNA chamada Fokl. Assim, o ZFN se liga a uma seqüência específica de DNA e depois o corta em dois lugares. As enzimas celulares regulares colam as extremidades, menos o bit cortado (reparo do DNA).
Cada ZFN é usado em um único gene que é chamado de "gene alvo" ou "DNA alvo". Eles podem ser projetados para trabalhar em partes específicas dos genes a fim de criar uma mudança desejada. Os dois tipos de mudanças de DNA são mutações, tais como deleções e inserções. A pesquisa genética analisa os sujeitos animais mutantes para descobrir o que o gene em particular faz.
Representação em 3-D de uma molécula de dedo de zinco. Os dedos de zinco são rotulados de azul e o íon de zinco é rotulado de verde.
Estrutura do dedo de zinco
"Dedo de zinco" é o nome de muitas estruturas protéicas. O átomo de zinco une as proteínas e as torna mais estáveis. Os ZFNs se ligam aos pares de base de DNA. Um dedo de zinco pode se ligar a cerca de 3 pares de bases por si só.
Função ZFN
Os núcleos de zinco são feitos com 3-6 dedos de zinco. Os ZFNs têm dois domínios importantes: um domínio de ligação de DNA e um domínio de retirada de DNA. O domínio DNA-pleavagem utiliza uma enzima chamada Fokl que quebra o DNA.
Os ZFN's só podem alterar as seqüências de DNA para as quais foram projetados. O domínio vinculado ao DNA liga-se a uma seqüência específica de DNA. Dois ZFN's projetados para a mesma seqüência de DNA são necessários para alterar um gene. Os domínios vinculados ao DNA ligam-se a ambos os fios na dupla hélice de DNA. Domínios que limpam o DNA quebram a cadeia de DNA e cortam os pares de bases de genes. As células fixam as cordas de DNA quebradas por si mesmas usando reparo de DNA. As mutações de eliminação resultam da falta de pares de bases após o reparo do DNA.
O comprimento da seqüência do gene alvo também pode ser especificado. Um mínimo de 9 pares de bases pode ser alterado usando 3 dedos de zinco. Isto é útil para remover e inserir seqüências de DNA muito curtas e determinar seu efeito sobre o gene alvo. Também seqüências grandes podem ser mudadas usando mais de um ZFN.
Uso de ZFNs
As ZFNs têm sido usadas para descobrir funções genéticas em muitos estudos genéticos. Os ZFNs podem ser usados para mudar o DNA em qualquer espécie. Outra característica dos ZFNs é que eles podem ser usados in vivo (em organismos vivos). Atualmente são usados em organismos modelo: plantas, insetos e peixes.
Uma lista de organismos envolvidos na pesquisa de alteração do gene ZFN inclui:
- Arabidopsis
- Gado
- C. elegans
- Milho
- Drosophila melanogaster
- Sapos
- Camundongos
- Suínos
- Coelhos
- Ratos
- Ouriços-do-mar
- Bichos-da-seda
- Soja
- Tabaco
- Zebrafish
Problemas na utilização de ZFNs
O maior problema com os ZFNs é a alteração acidental de genes além do gene alvo. Um ZFN deve ser feito para encontrar os pares de base corretos no gene alvo. Estes pares de bases são escolhidos para que somente o gene alvo os tenha. Domínios de coleta de DNA funcionam em qualquer seqüência de DNA, então a ligação a uma seqüência de genes errada irá mudá-la em seu lugar. ZFNs que derrubam pares de bases para mais de um gene não são considerados precisos.
Perguntas e Respostas
P: O que são nucleases de dedo de zinco ou ZFN?
R: Zinc finger nucleases ou ZFN é uma ferramenta usada para atingir genes e alterar o DNA.
P: Quais são os três métodos de alteração do genoma com nucleases projetadas?
R: As nucleases de dedo de zinco ou ZFN, as nucleases efetoras semelhantes a ativadores de transcrição (TALEN) e as repetições palindrômicas curtas agrupadas regularmente espaçadas (CRISPR) são os três métodos de alteração do genoma com nucleases projetadas.
P: O que são dedos de zinco?
R: Os dedos de zinco são moléculas artificiais compostas por uma proteína e zinco que se ligam a um DNA específico.
P: O que são nucleases de dedo de zinco (ZFNs)?
R: As nucleases de dedo de zinco (ZFNs) são enzimas resultantes da fusão de um dedo de zinco com uma enzima de clivagem de DNA chamada Fokl.
P: O que acontece quando a ZFN se liga a uma sequência específica de DNA?
R: Quando a ZFN se liga a uma sequência específica de DNA, ela a corta em dois lugares.
P: O que as enzimas celulares comuns fazem depois que o DNA é cortado?
R: As enzimas celulares comuns juntam as extremidades, menos a parte cortada (reparo do DNA).
P: Quais são os dois tipos de alterações no DNA que as nucleases de dedo de zinco ou ZFN podem fazer?
R: As nucleases de dedo de zinco ou ZFN podem fazer dois tipos de alterações no DNA: mutações, como deleções e inserções.
