Zinkovými prsty označujeme celou rodinu doménových proteinů. Jsou to peptidové smyčky, které vznikají díky komplexně vázaným atomům zinku, zasahují do velkého žlábku v molekule DNA. Příkladem jsou transkripční faktory typu Cys2 -His2.

 Geneticky modifikované rostliny jsou odolnější ke škůdcům, chorobám či herbicidům. Mnohé produkují cenné léky nebo vakcíny. Místo, kam se zabuduje vnášený gen, určovala náhoda. Nyní vyvinuly hned dva týmy nezávisle na sobě metodu, která dovoluje zanést gen do DNA rostliny na přesně určené místo. Zároveň se tak otevírá možnost vyřazovat vybrané geny rostliny z činnosti.

Zvětšit obrázek

Vipula K. Shukla

Tým vedený Vipulou Shuklovou z americké biotechnologické společnosti Dow AgroSciences využil k cílenému vnášení genů do rostlin zvláštní bílkoviny označované jako „zinkové prsty“.  Tvoří je řetězec asi třiceti aminokyselin a typický tvar jim dává iont zinku. Zinkové prsty se podílejí na stavbě mnoha bílkovin přirozeně se vyskytujících v buňkách a dovolují těmto molekulám vazbu na DNA.

Místo pro vazbu konkrétního zinkového prstu je určeno pořadím tří základních stavebních kamenů, z nichž je tvořena dvojitá šroubovice DNA. Vědci spojili dohromady několik zinkových prstů a ty pak mohou v celé  DNA sednout jen na jedno jediné místo s pečlivě vybranou kombinací základních stavebních kamenů DNA. „Skupinka“ zinkových prstů je spojena s enzymem, který umí přestřihnout dvojitou šroubovici DNA. Enzym ji střihá na místě, jež mu vyberou zinkové  prsty.

Tímto způsobem lze vystřihnout z dědičné informace gen nebo jeho část. Buňka si následně „díru“ v DNA sama zacelí a odstřižený kus dědičné informace zničí. Gen je tím vyřazen z činnosti. V jiných pokusech vědci zacílili enzymatické nůžky pomocí zinkových prstů na vybraný gen a zároveň vpravili do rostlinných buněk jinou variantu vystřiženého genu. Buňky si pak vystřižené místo DNA opravily nabídnutým kusem DNA jako záplatou. Tím byl v buňkách vyměněn vybraný gen.

Jako všechny proteiny jsou i „zinkové prsty“ dlouhými řetězci aminokyselin. Atom zinku udržuje trojrozměrnost struktury a prostřednictvím atomu zinku, který má funkci „magnetu“ přitahuje určité typy aminokyselin. Zinkové prsty se na DNA navážou jen ve specifickém místě.

Vipula Shuklová získala pomocí zinkových prstů kukuřici, která vzdoruje herbicidu. Tým genetiků pod vedením Daniela Voytase z University of Minnesota obrnil pomocí zinkových prstů proti herbicidům tabák. Oba experimenty publikované v prestižním vědeckém časopise Nature otevírají zcela nové možnosti pro studium dědičné informace rostlin i pro šlechtění rostlin s novými vlastnostmi.

Zinkové prsty proti AIDS
Bílkoviny označované jako „zinkové prsty“ umějí sáhnout na přesně vybrané místo dědičné informace.

Zvětšit obrázek

struktura kódovaná genem CCR5 je přirozenou součástí povrchu lidských buněk. Při jejím poškození se virus nedokáže na buňku navázat a infikovat ji.

Vědci toho už delší dobu využívají k cíleným zásahům do dědičné informace živočichů a lidských buněk. Nedávno povolil americký  Úřad pro potraviny a léčiva lékařům využít zinkové prsty k léčbě AIDS. Lékaři odeberou pacientovi buňky kostní dřeně a a vystaví je účinku trojice zinkových prstů napojených na enzym pro štěpení DNA.

Dvojitá šroubovice DNA se poškodí v genu CCR5, podle nějž se vyrábí molekula využívaná virem HIV k průniku do nitra buňky. Buňky, u kterých se to povede, lékaři namnoží a vrátí pacientovi. Tomu pak budou tyto buňky kostní dřeně vyrábět krvinky, na kterých chybí vazebná bílkovin. Virus HIV se na nich neuchytí a neublíží jim. Lékaři doufají, že tak zabrání postupu choroby. Naději čerpají ze skutečnosti, že někteří lidé zdědili poškozené geny CCR5 od rodičů a jsou přirozeně odolní k viru HIV. Nedávno se podařilo v Německu vyléčit pacienta s AIDS transplantací kostní dřeně od dárce, jemuž chyběl funkční gen CCR5.