Przejdź do treści
Strona główna

Odwrotna transkryptaza — enzym przepisujący informację z RNA na DNA

Odwrotna transkryptaza to enzym katalizujący syntezę DNA na matrycy RNA. Pełni kluczową rolę w wirusach retro i telomerazie, jest też narzędziem w diagnostyce i biotechnologii.

Autor: Utworzono: Zaktualizowano:

Przegląd

Odwrotna transkryptaza to specyficzny enzym zdolny do syntezy DNA na matrycy RNA. W praktyce działa „wstecz” w stosunku do klasycznej transkrypcji, w której informacja przepisywana jest z DNA na RNA. Dzięki swojej aktywności odwrotne transkryptazy umożliwiają powstanie komplementarnych cząsteczek cDNA, co zmienia zasady przenoszenia informacji genetycznej w komórkach i w organizmach zakażających.

Galeria obrazów

5 Obrazy
Reverse Transcriptase 1HMV
simple.wikipedia.org · Public domain

Mechanizm i właściwości

Biochemicznie enzymy te są polimerazami DNA zależnymi od RNA (RNA-dependent DNA polymerases). Typowe cechy to zdolność wydłużania nici DNA przy użyciu matrycy RNA oraz często towarzysząca aktywność RNase H, która degraduje matrycowy RNA po utworzeniu hybrydy RNA–DNA. Odwrotne transkryptazy zwykle nie posiadają mechanizmu korekty błędów (proofreading), co przyczynia się do wyższej częstości mutacji, szczególnie u wirusów korzystających z tego enzymu.

Główne typy i występowanie

  • Wirusowe odwrotne transkryptazy — charakterystyczne dla retrovirusów (np. wirus HIV) i niektórych wirusów roślinnych.
  • Telomeraza — enzym z domeną o aktywności odwrotnej transkryptazy, który przedłuża końce chromosomów przy użyciu wewnętrznego RNA jako matrycy.
  • Elementy retrotranspozonowe — enzymy pozwalające na kopiowanie i wstawianie sekwencji genetycznych w genomie gospodarza.

Rola w biologii, medycynie i ewolucji

W kontekście wirusów odwrotna transkryptaza jest centralnym mechanizmem replikacji dla retrovirusów i jednym z głównych celów terapii przeciwwirusowej. Błędna replikacja prowadzi do szybkiej ewolucji wirusów i problemów z opornością lekową. Telomeraza natomiast ma znaczenie w procesach starzenia i nowotworzeniu, gdyż wpływa na stabilność chromosomów.

Zastosowania w laboratorium

W biotechnologii odwrotne transkryptazy są powszechnie wykorzystywane do otrzymywania cDNA z RNA, co stanowi podstawę technik takich jak RT‑PCR, tworzenie bibliotek cDNA oraz przygotowanie próbek do sekwencjonowania RNA. Dzięki nim możliwe jest badanie ekspresji genów i diagnostyka infekcji wirusowych na poziomie molekularnym.

Historia i znaczące odkrycia

Odkrycie aktywności odwrotnej transkryptazy odegrało istotną rolę w biologii molekularnej i zostało uznane nagrodami Nobla w latach 70. XX wieku. Badania nad enzymem doprowadziły do zrozumienia mechanizmów replikacji retroelementów, rozwoju leków przeciwretrowirusowych oraz poznania roli telomerazy w komórkach somatycznych i nowotworowych.

Więcej informacji i przeglądy tematu można znaleźć w źródłach naukowych i przeglądowych: RNA — rola i właściwości, DNA i cDNA, synteza DNA, polimerazy DNA oraz ogólne omówienia procesu: enzym — definicja, transkrypcja — podstawy.

Struktura krystalograficzna odwrotnej transkryptazy HIV. Podjednostka P51 jest zielona, a podjednostka P66 jest cyjanowa.
Struktura krystalograficzna odwrotnej transkryptazy HIV. Podjednostka P51 jest zielona, a podjednostka P66 jest cyjanowa.
Struktura krystalograficzna odwrotnej transkryptazy HIV.
Struktura krystalograficzna odwrotnej transkryptazy HIV.

Historia

Odwrotna transkryptaza została odkryta przez Howarda Temina na Uniwersytecie Wisconsin-Madison w wirusie nowotworowym. Została ona niezależnie wyizolowana przez Davida Baltimore'a w 1970 r. w MIT z dwóch wirusów nowotworowych RNA. Za swoje osiągnięcia otrzymali oni wspólnie (z Renato Dulbecco) Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny w 1975 roku.

Idea odwrotnej transkrypcji była początkowo bardzo niepopularna, ponieważ zaprzeczała głównemu dogmatowi biologii molekularnej. Zgodnie z nim DNA jest przepisywane na RNA, które następnie jest tłumaczone na białka. Jednak w 1970 roku, kiedy Howard Temin i David Baltimore niezależnie od siebie odkryli enzym odpowiedzialny za odwrotną transkrypcję, ostatecznie zaakceptowano możliwość, że informacja genetyczna może być przekazywana w ten sposób.

Z tej pracy wyłoniła się idea, że pierwsze genomy były zbudowane z genów RNA. Zachowane dziś geny RNA mogą być wszystkim, co pozostało z tego wczesnego stanu. Odwrotna transkryptaza może być pozostałością po etapie, w którym geny DNA powstawały poprzez kopiowanie genów RNA. Ta teoria jest istotna dla najwcześniejszych etapów ewolucji. Odwrotna transkrypcja jest również wykorzystywana przez różne półzależne elementy zwane transpozonami.

Powiązane artykuły

Autor

AlegsaOnline.com Odwrotna transkryptaza — enzym przepisujący informację z RNA na DNA

URL: https://pl.alegsaonline.com/art/82406

Udostępnij

Źródła