Обратная транскриптаза

HIV-1 Обратная транскриптаза

Обратная транскриптаза (также известная как ревертаза или РНК-зависимая ДНК-полимераза) — фермент (КФ 2.7.7.49), осуществляющий синтез ДНК на матрице РНК в процессе, называемом обратной транскрипцией.

Называется так потому, что большинство процессов транскрипции в живых организмах происходит в другом направлении, а именно, с молекулы ДНК синтезируется РНК-транскрипт.

История

Обратная транскриптаза была открыта С. М. Гершензоном в 1963 году[1][2], однако оно осталось незамеченным для большей части научного сообщества, и была снова независимо открыта Говардом Теминым в Университете Висконсин-Мэдисон[3], и независимо от него Дэвидом Балтимором в 1970 году в Массачусетском технологическом институте[4]. Оба исследователя получили Нобелевскую премию в области физиологии и медицины в 1975 году совместно с Ренато Дульбекко.

Точность транскрипции

Обратной транскрипции из РНК в ДНК сопутствует высокий уровень ошибок синтеза, это отличает обратную транскриптазу от других ДНК-полимераз[5]. Эти ошибки могут приводить к мутациям, ответственным за лекарственную устойчивость вирусов[6].

Значение для вирусов

Обратная транскрипция необходима, в частности, для осуществления жизненного цикла ретровирусов, например, вирусов иммунодефицита человека и T-клеточной лимфомы человека типов 1 и 2. После попадания вирусной РНК в клетку обратная транскриптаза, содержащаяся в вирусных частицах, синтезирует комплементарную ей ДНК, а затем на этой цепи ДНК, как на матрице, достраивает вторую цепь.

Значение для эукариот

Ретротранспозоны эукариот кодируют обратную транскриптазу, которая используется ими для встраивания в геном хозяина подобно тому, как это происходит у вирусов. Обратной транскриптазой является также теломераза.

Применение

Антиретровирусная терапия

Подробнее см. Антиретровирусная терапия

Так как ретровирусы, такие как вирус иммунодефицита человека, используют обратную транскриптазу для копирования своего генетического материала при размножении, были разработаны специальные лекарства прерывающие обратную транскрипцию, и таким образом останавливающие распространение вируса. Эти лекарства известны под общим названием ингибиторы обратной транскриптазы[7][8].

Роль в генетической инженерии

В генетической инженерии обратную транскриптазу используют для получения кДНК — копии эукариотического гена, не содержащей интронов. Для этого из организма выделяют зрелую мРНК (кодирующую соответствующий генный продукт: белок, РНК) и проводят с ней в качестве матрицы обратную транскрипцию. Полученную кДНК можно трансформировать в клетки бактерий для получения трансгенного продукта[9].

См. также

Примечания

  1. ↑ Гершензон С. М., Кок I. П., Вiтас К. Й., Добровольска Г. М., Скуратовська I. Н. Утворення за допомогою РНК хозяïна вiрусу, що мiстить ДНК // Доповiдi Академiï наук УРСР. Вiддiл бiологiчних наук. 1960. № 12. С. 1633–1641; Гершензон С. М., Кок И. П., Витас К. И., Добровольская Г. Н., Рипецкий Р. Т., Скуратовская И. Н. Исследование инфекционной РНК, образующейся в насекомых, зараженных вирусом ядерного полиэдроза // Вопросы вирусологии. 1963. № 3. С. 337–343.
  2. ↑ Фандо Р. А.. Сергей Михайлович Гершензон – ученый, опередивший свое время // Вопросы истории естествознания и техники. 2019. Т. 40. № 1. С.  73-94
  3. ↑ Temin H. M., Mizutani S. RNA-dependent DNA polymerase in virions of Rous sarcoma virus (англ.) // Nature. — 1970. — June (vol. 226, no. 5252). — P. 1211—1213. — doi:10.1038/2261211a0. — PMID 4316301.
  4. ↑ Baltimore D. RNA-dependent DNA polymerase in virions of RNA tumour viruses (англ.) // Nature. — 1970. — June (vol. 226, no. 5252). — P. 1209—1211. — doi:10.1038/2261209a0. — PMID 4316300.
  5. ↑ Varuni K. Jamburuthugoda, Thomas H. Eickbush. The reverse transcriptase encoded by the non-LTR retrotransposon R2 is as error prone as that encoded by HIV-1 (англ.) // J Mol Biol[англ.] : journal. — 2011. — 15 April (vol. 407, no. 5). — P. 661—672. — doi:10.1016/j.jmb.2011.02.015.
  6. ↑ Reverse transcriptase. — Plainview, N.Y.: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1993. — ix, 492 pages с. — ISBN 0879693827, 9780879693824.
  7. ↑ K. Brinkman, H. J. ter Hofstede, D. M. Burger, J. A. Smeitink, P. P. Koopmans. Adverse effects of reverse transcriptase inhibitors: mitochondrial toxicity as common pathway // AIDS (London, England). — 1998-10-01. — Т. 12, вып. 14. — С. 1735—1744. — ISSN 0269-9370. Архивировано 20 августа 2018 года.
  8. ↑ Marie-Pierre de Béthune. Non-nucleoside reverse transcriptase inhibitors (NNRTIs), their discovery, development, and use in the treatment of HIV-1 infection: a review of the last 20 years (1989-2009) // Antiviral Research. — 2010-1. — Т. 85, вып. 1. — С. 75—90. — ISSN 1872-9096. — doi:10.1016/j.antiviral.2009.09.008. Архивировано 20 августа 2018 года.
  9. ↑ W. M. Freeman, S. J. Walker, K. E. Vrana. Quantitative RT-PCR: pitfalls and potential // BioTechniques. — 1999-1. — Т. 26, вып. 1. — С. 112—122, 124—125. — ISSN 0736-6205. Архивировано 5 июля 2018 года.