Обратная транскриптаза
Обратная транскриптаза (ОТ) представляет собой фермент , используемый для создания комплементарной ДНК (кДНК) из матрицы РНК , процесс, называемый обратной транскрипцией . Обратные транскриптазы используются вирусами , такими как ВИЧ и гепатит В , для репликации своих геномов, мобильными генетическими элементами ретротранспозонов для пролиферации в геноме хозяина и эукариотическими клетками для удлинения теломер на концах их линейных хромосом .. Вопреки широко распространенному мнению, этот процесс не нарушает потоки генетической информации, описанные классической центральной догмой , поскольку передача информации от РНК к ДНК явно возможна. [2] [3] [4]
Ретровирусная ОТ обладает тремя последовательными биохимическими активностями: активностью РНК-зависимой ДНК-полимеразы , активностью рибонуклеазы Н (РНКазы Н) и активностью ДНК-зависимой ДНК-полимеразы. В совокупности эти активности позволяют ферменту превращать одноцепочечную РНК в двухцепочечную кДНК. В ретровирусах и ретротранспозонах эта кДНК может затем интегрироваться в геном хозяина, из которого могут быть получены новые копии РНК посредством транскрипции в клетке-хозяине . Та же самая последовательность реакций широко используется в лаборатории для преобразования РНК в ДНК для использования в молекулярном клонировании , секвенировании РНК , полимеразной цепной реакции (ПЦР) или анализе генома .
Обратные транскриптазы были обнаружены Говардом Темином в Университете Висконсин-Мэдисон в вирионах саркомы Рауса [5] и независимо выделены Дэвидом Балтимором в 1970 году в Массачусетском технологическом институте из двух РНК-опухолевых вирусов: вируса мышиного лейкоза и снова вируса саркомы Рауса . [6] За свои достижения они разделили Нобелевскую премию по физиологии и медицине 1975 года (вместе с Ренато Дульбекко ).
Ферменты кодируются и используются вирусами, которые используют обратную транскрипцию как шаг в процессе репликации. РНК-вирусы с обратной транскрипцией , такие как ретровирусы , используют фермент для обратной транскрипции своих РНК- геномов в ДНК, которая затем интегрируется в геном хозяина и реплицируется вместе с ним. ДНК-вирусы с обратной транскрипцией , такие как гепаднавирусы , могут позволить РНК служить матрицей при сборке и создании нитей ДНК. ВИЧ заражает людей с использованием этого фермента. Без обратной транскриптазы вирусный геном не смог бы внедриться в клетку-хозяина, что привело бы к невозможности репликации.
У видов вирусов с обратной транскриптазой, лишенной ДНК-зависимой ДНК-полимеразной активности, создание двухцепочечной ДНК, возможно, может быть осуществлено ДНК-полимеразой δ , кодируемой хозяином, ошибочно приняв вирусную ДНК-РНК за праймер и синтезировав двухцепочечную ДНК с помощью механизм аналогичен удалению праймеров , когда вновь синтезированная ДНК вытесняет исходную матрицу РНК.
Процесс обратной транскрипции, также называемый ретротранскрипцией или retrotras, чрезвычайно подвержен ошибкам, и именно на этом этапе могут происходить мутации. Такие мутации могут вызывать лекарственную устойчивость .
