Обратная транскриптаза
-
Обратная транскриптаза и её функции
- Обратная транскриптаза (ОТ) преобразует РНК в ДНК, процесс называется обратной транскрипцией.
- Используется вирусами, мобильными генетическими элементами и эукариотическими клетками.
- Не нарушает потоки генетической информации.
-
Структура и активность ОТ
- Состоит из трёх биохимических активностей: РНК-зависимой ДНК-полимеразной, рибонуклеазы Н и ДНК-зависимой ДНК-полимеразной.
- Превращает одноцепочечную РНК в двухцепочечную кДНК.
- Интегрируется в геном хозяина и реплицируется.
-
История и открытие
- Открыта Говардом Темином и Дэвидом Балтимором в 1970 году.
- Нобелевская премия по физиологии и медицине 1975 года.
-
Примеры ОТ
- ВИЧ-1, M-MLV, AMV, теломераза.
- ВИЧ-1 состоит из двух субъединиц.
- M-MLV и AMV также имеют две субъединицы.
-
Функция в вирусах
- Используется вирусами для репликации генома.
- ВИЧ заражает людей через обратную транскрипцию.
- Без ОТ вирусный геном не может внедриться в клетку.
-
Процесс обратной транскрипции
- Создаёт двухцепочечную ДНК из РНК-матрицы.
- У вирусов без ДНК-зависимой ДНК-полимеразной активности используется ДНК-полимераза δ.
- Процесс подвержен ошибкам, что может вызывать мутации.
-
Ретровирусная обратная транскрипция
- Ретровирусы используют ОТ для создания двухцепочечной ДНК.
- Процесс включает лизил-тРНК, РНКазу Н и ДНК-полимеразу.
- Обратная транскриптаза ВИЧ обладает рибонуклеазной и ДНК-зависимой ДНК-полимеразной активностями.
-
Обратная транскриптаза в клеточной жизни
- Ретротранспозоны используют ОТ для перемещения в геноме.
- Теломераза поддерживает теломеры хромосом эукариот.
- Прокариоты также имеют ОТ, используемую для синтеза мсДНК.
-
Структура и точность репликации
- Обратная транскриптаза имеет «правостороннюю» структуру.
- Высокая частота ошибок при транскрипции РНК в ДНК.
- Коммерческие ОТ имеют частоту ошибок в диапазоне 1 к 17 000-1 к 30 000 оснований.
-
Дополнительные функции ОТ
- Участвует в слиянии транскриптов, перетасовке экзонов и создании антисмысловых транскриптов.
- Возможно, причина обнаружения неаннотированных транскриптов в геномах.
-
Структура и функции ретровирусов
- В каждую частицу ретровируса встроены два РНК-генома.
- После заражения каждый вирус генерирует только один провирус.
- Обратная транскрипция сопровождается переключением шаблона между двумя копиями генома.
-
Модели рекомбинации
- Модель принудительного выбора копии: обратная транскриптаза изменяет матрицу РНК при обнаружении дефекта.
- Модель динамического выбора: обратная транскриптаза изменяет шаблоны при несинхронизированных функциях РНКазы и полимеразы.
-
Исследование Роусона и соавт.
- Поддерживает обе модели рекомбинации.
- В каждом цикле репликации происходит от 5 до 14 событий рекомбинации на геном.
- Переключение шаблонов необходимо для поддержания целостности генома и восстановления поврежденных геномов.
-
Приложения обратной транскриптазы
- Противовирусные препараты: ингибиторы обратной транскриптазы, такие как зидовудин, ламивудин, тенофовир и невирапин.
- Молекулярная биология: обратная транскриптаза используется для ПЦР-анализа РНК и создания библиотек кДНК.
-
Коммерческая доступность и влияние
- Коммерческая доступность обратной транскриптазы расширила знания в молекулярной биологии.
- Позволила ученым клонировать, секвенировать и характеризовать РНК.