Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση στην πλοήγηση Πήδηση στην αναζήτηση

Πρότυπο:Infobox protein family Πρότυπο:Enzyme

A reverse transcriptase (RT) is an enzyme used to generate complementary DNA (cDNA) from an RNA template, a process termed reverse transcription. Reverse transcriptases are used by viruses such as HIV and hepatitis B to replicate their genomes, by retrotransposon mobile genetic elements to proliferate within the host genome, and by eukaryotic cells to extend the telomeres at the ends of their linear chromosomes. Contrary to a widely held belief, the process does not violate the flows of genetic information as described by the classical central dogma, as transfers of information from RNA to DNA are explicitly held possible. Μια ""αντίστροφη μεταγραφάση"" ("RT"") είναι ένα ένζυμο που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία συμπληρωματικό DNA (cDNA) από ένα πρότυπο RNA, μια διαδικασία που ονομάζεται " αντίστροφη μεταγραφή. Οι αντίστροφες μεταγραφάσες χρησιμοποιούνται από ιούόπως HIV και ηπατίτιδα Β για την αναπαραγωγή των γονιδιωμάτων τους, από ρετροτρανσποζόνιο κινητά γενετικά στοιχεία για να πολλαπλασιαστούν εντός του γονιδιώματος του ξενιστή, και από ευκαρυωτικά κύτταρα να επεκτείνουν τα τελομερή στα άκρα των γραμμικά χρωμοσώματα. Σε αντίθεση με μια ευρέως διαδεδομένη πεποίθηση, η διαδικασία δεν παραβιάζει τις ροές γενετικής πληροφορίας όπως περιγράφεται από το κλασικό κεντρικό δόγμα, καθώς οι μεταφορές πληροφοριών από το RNA στο DNA είναι ρητά πιθανές.[1][2][3]

Retroviral RT has three sequential biochemical activities: RNA-dependent DNA polymerase activity, ribonuclease H (RNase H), and DNA-dependent DNA polymerase activity. Collectively, these activities enable the enzyme to convert single-stranded RNA into double-stranded cDNA. In retroviruses and retrotransposons, this cDNA can then integrate into the host genome, from which new RNA copies can be made via host-cell transcription. The same sequence of reactions is widely used in the laboratory to convert RNA to DNA for use in molecular cloning, RNA sequencing, polymerase chain reaction (PCR), or genome analysis. Η ρετροϊική RT έχει τρεις διαδοχικές βιοχημικές δραστηριότητες: εξαρτώμενη από RNA δραστηριότητα DNA πολυμεράση, ριβονουκλεάση Η (RNase H) και εξαρτώμενη από DNA δραστηριότητα πολυμεράσης DNA. Συλλογικά, αυτές οι δραστηριότητες επιτρέπουν στο ένζυμο να μετατρέπει μονόκλωνο RNA σε δίκλωνο cDNA. Σε ρετροϊούς και ρετροτρανσποζόνια, αυτό το cDNA μπορεί στη συνέχεια να ενσωματωθεί στο γονιδίωμα του ξενιστή, από το οποίο μπορούν να δημιουργηθούν νέα αντίγραφα RNA μέσω του κυττάρου ξενιστή μεταγραφή. Η ίδια αλληλουχία αντιδράσεων χρησιμοποιείται ευρέως στο εργαστήριο για τη μετατροπή του RNA σε DNA για χρήση σε μοριακή κλωνοποίηση, Αλληλουχία RNA, αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης (PCR) ή ανάλυση γονιδιώματος.

Ιστορικό[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Reverse transcriptases were discovered by Howard Temin at the University of Wisconsin–Madison in Rous sarcoma virions Οι αντίστροφες μεταγραφάσες ανακαλύφθηκαν από τον Howard Temin στο Πανεπιστήμιο του Wisconsin–Madison σε ιοσωμάτια Rous sarcoma[4] and independently isolated by David Baltimore in 1970 at MIT from two RNA tumour viruses: murine leukemia virus and again Rous sarcoma virus. και απομονώθηκε ανεξάρτητα από τον David Baltimore το 1970 στο MIT από δύο ιούς όγκου RNA: ιός λευχαιμίας ποντικού και πάλι Ιός σαρκώματος Rous.[5] For their achievements, they shared the 1975 Nobel Prize in Physiology or Medicine (with Renato Dulbecco). Για τα επιτεύγματά τους, μοιράστηκαν το 1975 Βραβείο Νόμπελ Φυσιολογίας ή Ιατρικής (με τον Renato Dulbecco).

Well-studied reverse transcriptases include: Οι καλά μελετημένες ανάστροφες μεταγραφάσες περιλαμβάνουν:

Λειτουργία σε ιούς[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Reverse transcriptase is shown with its finger, palm, and thumb regions. The catalytic amino acids of the RNase H active site and the polymerase active site are shown in ball-and-stick form. Η ανάστροφη μεταγραφάση εμφανίζεται με τις περιοχές του δακτύλου, της παλάμης και του αντίχειρα. Τα καταλυτικά αμινοξέα της ενεργού θέσης RNase H και της ενεργής θέσης πολυμεράση φαίνονται σε μορφή μπάλας και ράβδου.

The enzymes are encoded and used by viruses that use reverse transcription as a step in the process of replication. Reverse-transcribing RNA viruses, such as retroviruses, use the enzyme to reverse-transcribe their RNA genomes into DNA, which is then integrated into the host genome and replicated along with it. Reverse-transcribing DNA viruses, such as the hepadnaviruses, can allow RNA to serve as a template in assembling and making DNA strands. HIV infects humans with the use of this enzyme. Without reverse transcriptase, the viral genome would not be able to incorporate into the host cell, resulting in failure to replicate. Τα ένζυμα κωδικοποιούνται και χρησιμοποιούνται από ιούς που χρησιμοποιούν την αντίστροφη μεταγραφή ως βήμα στη διαδικασία της αντιγραφής. Οι ιός RNA αντίστροφης μεταγραφής, όπως οι ρετροϊοί, χρησιμοποιούν το ένζυμο για να μεταγράψουν αντίστροφα το RNA γονιδίωμα τους σε DNA, το οποίο στη συνέχεια ενσωματώνεται στο γονιδίωμα του ξενιστή και αντιγράφεται μαζί με το. Η αντίστροφη μεταγραφή ιός DNA, όπως ο ηπαδναϊός, μπορεί να επιτρέψει στο RNA να χρησιμεύσει ως πρότυπο για τη συναρμολόγηση και τη δημιουργία κλώνων DNA. Ο HIV μολύνει τους ανθρώπους με τη χρήση αυτού του ενζύμου. Χωρίς την αντίστροφη μεταγραφάση, το γονιδίωμα του ιού δεν θα ήταν σε θέση να ενσωματωθεί στο κύτταρο ξενιστή, με αποτέλεσμα την αποτυχία αντιγραφής.

Process of reverse transcription or retrotranscription Διαδικασία αντίστροφης μεταγραφής ή αναδρομικής μεταγραφής[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Reverse transcriptase creates double-stranded DNA from an RNA template. Η αντίστροφη μεταγραφάση δημιουργεί δίκλωνο DNA από ένα πρότυπο RNA.

In virus species with reverse transcriptase lacking DNA-dependent DNA polymerase activity, creation of double-stranded DNA can possibly be done by host-encoded DNA polymerase δ, mistaking the viral DNA-RNA for a primer and synthesizing a double-stranded DNA by a similar mechanism as in primer removal, where the newly synthesized DNA displaces the original RNA template. Σε είδη ιού με αντίστροφη μεταγραφάση που στερείται δραστηριότητας DNA πολυμεράσης εξαρτώμενης από το DNA, η δημιουργία δίκλωνου DNA μπορεί πιθανώς να γίνει από την κωδικοποιημένη από τον ξενιστή DNA πολυμεράση δ, παρερμηνεύοντας το ιικό DNA-RNA ως εκκινητή και συνθέτοντας ένα διπλό έλικο DNA με παρόμοιο μηχανισμό όπως στο primer remove, όπου το νεοσυντιθέμενο DNA εκτοπίζει το αρχικό πρότυπο RNA. The process of reverse transcription, also called retrotranscription or retrotras, is extremely error-prone, and it is during this step that mutations may occur. Such mutations may cause drug resistance. Η διαδικασία της αντίστροφης μεταγραφής, που ονομάζεται επίσης ρετρό μεταγραφή ή ρετρότρα, είναι εξαιρετικά επιρρεπής σε σφάλματα και κατά τη διάρκεια αυτού του σταδίου μπορεί να εμφανιστούν μεταλλάξεις. Τέτοιες μεταλλάξεις μπορεί να προκαλέσουν αντίσταση στα φάρμακα.

Retroviral reverse transcription Ρετροϊική αντίστροφη μεταγραφή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Mechanism of reverse transcription in HIV. Step numbers will not match up.Μηχανισμός αντίστροφης μεταγραφής στον HIV. Οι αριθμοί βημάτων δεν θα ταιριάζουν.

Retroviruses, also referred to as class VI ssRNA-RT viruses, are RNA reverse-transcribing viruses with a DNA intermediate. Their genomes consist of two molecules of positive-sense single-stranded RNA with a 5' cap and 3' polyadenylated tail. Examples of retroviruses include the human immunodeficiency virus (HIV) and the human T-lymphotropic virus (HTLV). Creation of double-stranded DNA occurs in the cytosol Οι ρετροϊοί, που αναφέρονται επίσης ως ιοί κατηγορίας VI ssRNA-RT, είναι ιοί αντίστροφης μεταγραφής RNA με ενδιάμεσο DNA. Το γονιδίωμά τους αποτελείται από δύο μόρια θετική αίσθηση μονόκλωνου RNA με 5' καπάκι και 3' πολυαδενυλιωμένη ουρά. Παραδείγματα ρετροϊών περιλαμβάνουν τον ιό της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας (HIV) και τον ανθρώπινο Τ-λεμφοτροπικό ιό (HTLV). Η δημιουργία δίκλωνου DNA συμβαίνει στο κυτοσόλιο[9] as a series of these steps: ως μια σειρά από αυτά τα βήματα:

  1. Lysyl tRNA acts as a primer and hybridizes to a complementary part of the virus RNA genome called the primer binding site or PBS.
  2. Λυσύλιο tRNA δρα ως εκκινητής και υβριδοποιείται σε ένα συμπληρωματικό τμήμα του γονιδιώματος RNA του ιού που ονομάζεται θέση δέσμευσης εκκινητών ή PBS.
  3. Reverse transcriptase then adds DNA nucleotides onto the 3' end of the primer, synthesizing DNA complementary to the U5 (non-coding region) and R region (a direct repeat found at both ends of the RNA molecule) of the viral RNA.
  4. Η ανάστροφη μεταγραφάση προσθέτει στη συνέχεια νουκλεοτίδια DNA στο 3' άκρο του εκκινητή, συνθέτοντας συμπληρωματικό DNA στην περιοχή U5 (μη κωδικοποιητική περιοχή) και R (μια άμεση επανάληψη που βρίσκεται και στα δύο άκρα του μορίου RNA ) του ιικού RNA.
  5. A domain on the reverse transcriptase enzyme called RNAse H degrades the U5 and R regions on the 5’ end of the RNA.
  6. Ένας τομέας στο ένζυμο της ανάστροφης μεταγραφάσης που ονομάζεται RNAse H αποικοδομεί τις περιοχές U5 και R στο 5' άκρο του RNA.
  7. The tRNA primer then "jumps" to the 3’ end of the viral genome, and the newly synthesised DNA strands hybridizes to the complementary R region on the RNA.
  8. Ο εκκινητής tRNA στη συνέχεια "πηδά" στο 3' άκρο του ιικού γονιδιώματος και οι νεοσυντιθέμενοι κλώνοι DNA υβριδοποιούνται στη συμπληρωματική περιοχή R στο RNA.
  9. The complementary DNA (cDNA) added in (2) is further extended.
  10. Το συμπληρωματικό DNA (cDNA) που προστέθηκε στο (2) επεκτείνεται περαιτέρω.
  11. The majority of viral RNA is degraded by RNAse H, leaving only the PP sequence.
  12. Η πλειονότητα του ιικού RNA αποικοδομείται από την RNAse H, αφήνοντας μόνο την αλληλουχία PP.
  13. Synthesis of the second DNA strand begins, using the remaining PP fragment of viral RNA as a primer.
  14. Η σύνθεση του δεύτερου κλώνου DNA ξεκινά, χρησιμοποιώντας το εναπομένον τμήμα PP του ιικού RNA ως εκκινητή.
  15. The tRNA primer leaves and a "jump" happens. The PBS from the second strand hybridizes with the complementary PBS on the first strand.
  16. Ο εκκινητής tRNA φεύγει και συμβαίνει ένα «άλμα». Το PBS από τον δεύτερο κλώνο υβριδοποιείται με το συμπληρωματικό PBS στον πρώτο κλώνο.
  17. Both strands are extended to form a complete double-stranded DNA copy of the original viral RNA genome, which can then be incorporated into the host's genome by the enzyme integrase.
  18. Και οι δύο κλώνοι επεκτείνονται για να σχηματίσουν ένα πλήρες δίκλωνο αντίγραφο DNA του αρχικού γονιδιώματος ιικού RNA, το οποίο μπορεί στη συνέχεια να ενσωματωθεί στο γονιδίωμα του ξενιστή από το ένζυμο integrase.

Creation of double-stranded DNA also involves strand transfer, in which there is a translocation of short DNA product from initial RNA-dependent DNA synthesis to acceptor template regions at the other end of the genome, which are later reached and processed by the reverse transcriptase for its DNA-dependent DNA activity. Η δημιουργία δίκλωνου DNA περιλαμβάνει επίσης τη «μεταφορά κλώνου», στην οποία υπάρχει μια μετατόπιση προϊόντος βραχείας DNA από την αρχική σύνθεση DNA που εξαρτάται από το RNA σε περιοχές μήτρας δέκτη στο άλλο άκρο του γονιδιώματος, οι οποίες αργότερα επιτυγχάνονται και υποβάλλονται σε επεξεργασία από την αντίστροφη μεταγραφάση για την εξαρτώμενη από το DNA δραστικότητα DNA της.[10]

Retroviral RNA is arranged in 5’ terminus to 3’ terminus. The site where the primer is annealed to viral RNA is called the primer-binding site (PBS). The RNA 5’end to the PBS site is called U5, and the RNA 3’ end to the PBS is called the leader. The tRNA primer is unwound between 14 and 22 nucleotides and forms a base-paired duplex with the viral RNA at PBS. The fact that the PBS is located near the 5’ terminus of viral RNA is unusual because reverse transcriptase synthesize DNA from 3’ end of the primer in the 5’ to 3’ direction (with respect to the newly synthesized DNA strand). Therefore, the primer and reverse transcriptase must be relocated to 3’ end of viral RNA. In order to accomplish this reposition, multiple steps and various enzymes including DNA polymerase, ribonuclease H(RNase H) and polynucleotide unwinding are needed. Το RNA του ρετροϊού είναι διατεταγμένο σε άκρο 5' έως 3' άκρο. Η θέση όπου ο primer συγκολλάται σε ιικό RNA ονομάζεται θέση σύνδεσης εκκινητών (PBS). Το RNA 5'άκρο στη θέση PBS ονομάζεται U5 και το RNA 3' άκρο στο PBS ονομάζεται οδηγός. Ο εκκινητής tRNA ξετυλίγεται μεταξύ 14 και 22 νουκλεοτίδια και σχηματίζει ένα διπλό ζεύγος βάσεων με το ιικό RNA στο PBS. Το γεγονός ότι το PBS βρίσκεται κοντά στο 5' άκρο του ιικού RNA είναι ασυνήθιστο επειδή η αντίστροφη μεταγραφάση συνθέτει DNA από το 3' άκρο του εκκινητή προς την κατεύθυνση 5' προς 3' (σε σχέση με τον νεοσυντιθέμενο κλώνο DNA). Επομένως, ο εκκινητής και η ανάστροφη μεταγραφάση πρέπει να μεταφερθούν στο 3' άκρο του ιικού RNA. Προκειμένου να επιτευχθεί αυτή η επανατοποθέτηση, χρειάζονται πολλαπλά στάδια και διάφορα ένζυμα συμπεριλαμβανομένης της DNA πολυμεράσης, της ριβονουκλεάσης Η(RNase H) και του ξετυλίγματος πολυνουκλεοτιδίου.[11][12]

The HIV reverse transcriptase also has ribonuclease activity that degrades the viral RNA during the synthesis of cDNA, as well as DNA-dependent DNA polymerase activity that copies the sense cDNA strand into an antisense DNA to form a double-stranded viral DNA intermediate (vDNA). Η αντίστροφη μεταγραφάση του HIV έχει επίσης δραστηριότητα ριβονουκλεάση που αποικοδομεί το ιικό RNA κατά τη σύνθεση του cDNA, καθώς και δραστηριότητα DNA-εξαρτώμενη από DNA πολυμεράση που αντιγράφει την αίσθηση κλώνος cDNA σε ένα «αντινόημα» DNA για να σχηματίσει ένα δίκλωνο ενδιάμεσο ιικού DNA (vDNA).[13]

Στην κυτταρική ζωή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Self-replicating stretches of eukaryotic genomes known as retrotransposons utilize reverse transcriptase to move from one position in the genome to another via an RNA intermediate. They are found abundantly in the genomes of plants and animals. Telomerase is another reverse transcriptase found in many eukaryotes, including humans, which carries its own RNA template; this RNA is used as a template for DNA replication. Αυτοαναπαραγόμενες εκτάσεις ευκαρυωτικών γονιδιωμάτων που είναι γνωστά ως ρετροτρανσποζόνια χρησιμοποιούν την αντίστροφη μεταγραφάση για να μετακινηθούν από τη μια θέση στο γονιδίωμα στην άλλη μέσω ενός ενδιάμεσου RNA. Βρίσκονται σε αφθονία στο γονιδίωμα των φυτών και των ζώων. Η Τελομεράση είναι μια άλλη αντίστροφη μεταγραφάση που βρίσκεται σε πολλούς ευκαρυώτες, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, η οποία φέρει το δικό της πρότυπο RNA. αυτό το RNA χρησιμοποιείται ως πρότυπο για αντιγραφή DNA.[14]

Initial reports of reverse transcriptase in prokaryotes came as far back as 1971 in France (Beljanski et al., 1971a, 1972) and a few years later in the USSR (Romashchenko 1977 Οι αρχικές αναφορές για ανάστροφη μεταγραφάση σε προκαρυώτες ήρθαν ήδη από το 1971 στη Γαλλία (Beljanski et al., 1971a, 1972) και λίγα χρόνια αργότερα στην ΕΣΣΔ (Romashchenko 1977)[15]. These have since been broadly described as part of bacterial Retrons, distinct sequences that code for reverse transcriptase, and are used in the synthesis of msDNA. In order to initiate synthesis of DNA, a primer is needed. In bacteria, the primer is synthesized during replication. Αυτά έχουν από τότε περιγραφεί ευρέως ως μέρος των βακτηριακών Retron, διακριτών αλληλουχιών που κωδικοποιούν την αντίστροφη μεταγραφάση και χρησιμοποιούνται στη σύνθεση του msDNA. Για να ξεκινήσει η σύνθεση του DNA, απαιτείται ένας εκκινητής. Στα βακτήρια, ο εκκινητής συντίθεται κατά την αντιγραφή.[16]

Valerian Dolja of Oregon State argues that viruses, due to their diversity, have played an evolutionary role in the development of cellular life, with reverse transcriptase playing a central role. Ο Valerian Dolja από την Πολιτεία του Όρεγκον υποστηρίζει ότι οι ιοί, λόγω της ποικιλομορφίας τους, έχουν παίξει εξελικτικό ρόλο στην ανάπτυξη της κυτταρικής ζωής, με την αντίστροφη μεταγραφάση να παίζει κεντρικό ρόλο.[17]

Δομή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

The reverse transcriptase employs a "right hand" structure similar to that found in other viral nucleic acid polymerases. Η αντίστροφη μεταγραφάση χρησιμοποιεί μια δομή "δεξιού χεριού" παρόμοια με αυτή που βρίσκεται σε άλλες ιική πολυμεράση νουκλεϊκού οξέος.[18][19] In addition to the transcription function, retroviral reverse transcriptases have a domain belonging to the RNase H family, which is vital to their replication. By degrading the RNA template, it allows the other strand of DNA to be synthesized. Εκτός από τη λειτουργία μεταγραφής, οι αντίστροφες μεταγραφάσες ρετροϊών έχουν μια περιοχή που ανήκει στην οικογένεια RNase H, η οποία είναι ζωτικής σημασίας για την αντιγραφή τους. Με την αποικοδόμηση του εκμαγείου RNA, επιτρέπει τη σύνθεση του άλλου κλώνου του DNA.[20] Some fragments from the digestion also serve as the primer for the DNA polymerase (either the same enzyme or a host protein), responsible for making the other (plus) strand. Μερικά θραύσματα από την πέψη χρησιμεύουν επίσης ως εκκινητής για την DNA πολυμεράση (είτε το ίδιο ένζυμο είτε μια πρωτεΐνη-ξενιστής), που είναι υπεύθυνη για τη δημιουργία του άλλου (συν) κλώνου.[18]

Πιστότητα αναπαραγωγής[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

There are three different replication systems during the life cycle of a retrovirus. The first process is the reverse transcriptase synthesis of viral DNA from viral RNA, which then forms newly made complementary DNA strands. The second replication process occurs when host cellular DNA polymerase replicates the integrated viral DNA. Lastly, RNA polymerase II transcribes the proviral DNA into RNA, which will be packed into virions. Mutation can occur during one or all of these replication steps. Υπάρχουν τρία διαφορετικά συστήματα αντιγραφής κατά τη διάρκεια του κύκλου ζωής ενός ρετροϊού. Η πρώτη διαδικασία είναι η σύνθεση αντίστροφης μεταγραφάσης ιικού DNA από ιικό RNA, το οποίο στη συνέχεια σχηματίζει πρόσφατα συμπληρωματικούς κλώνους DNA. Η δεύτερη διαδικασία αντιγραφής συμβαίνει όταν η πολυμεράση του κυτταρικού DNA του ξενιστή αντιγράφει το ενσωματωμένο ιικό DNA. Τέλος, η RNA πολυμεράση II μεταγράφει το προϊικό DNA σε RNA, το οποίο θα συσκευαστεί σε ιοσωμάτια. Η μετάλλαξη μπορεί να συμβεί κατά τη διάρκεια ενός ή όλων αυτών των βημάτων αντιγραφής.[21]

Reverse transcriptase has a high error rate when transcribing RNA into DNA since, unlike most other DNA polymerases, it has no proofreading ability. This high error rate allows mutations to accumulate at an accelerated rate relative to proofread forms of replication. The commercially available reverse transcriptases produced by Promega are quoted by their manuals as having error rates in the range of 1 in 17,000 bases for AMV and 1 in 30,000 bases for M-MLV. Η ανάστροφη μεταγραφάση έχει υψηλό ποσοστό σφάλματος κατά τη μεταγραφή του RNA σε DNA, καθώς, σε αντίθεση με τις περισσότερες άλλες DNA πολυμεράση, δεν έχει ικανότητα διόρθωση. Αυτό το υψηλό ποσοστό σφάλματος επιτρέπει στις μετάλλαξη να συσσωρεύονται με επιταχυνόμενο ρυθμό σε σχέση με τις διορθωμένες μορφές αντιγραφής. Οι εμπορικά διαθέσιμες ανάστροφες τρανσκριπτάσες που παράγονται από την Promega αναφέρονται στα εγχειρίδια τους ότι έχουν ποσοστά σφάλματος στην περιοχή 1 στις 17.000 βάσεις για το AMV και 1 στις 30.000 βάσεις για το M-MLV.[22]

Other than creating single-nucleotide polymorphisms, reverse transcriptases have also been shown to be involved in processes such as transcript fusions, exon shuffling and creating artificial antisense transcripts. Εκτός από τη δημιουργία πολυμορφισμού ενός νουκλεοτιδίου, οι αντίστροφες μεταγραφάσες έχουν επίσης αποδειχθεί ότι εμπλέκονται σε διαδικασίες όπως σύντηξη μεταγραφής, ανακάτεμα εξονίων και δημιουργία τεχνητών αντινόημα μεταγραφών.[23][24] It has been speculated that this template switching activity of reverse transcriptase, which can be demonstrated completely in vivo, may have been one of the causes for finding several thousand unannotated transcripts in the genomes of model organisms. Εικάζεται ότι αυτή η δραστηριότητα «εναλλαγής προτύπου» της ανάστροφης μεταγραφάσης, η οποία μπορεί να αποδειχθεί εντελώς «in vivo», μπορεί να ήταν μία από τις αιτίες για την εύρεση πολλών χιλιάδων μη σχολιασμένων μεταγραφών στα γονιδιώματα των μοντέλων οργανισμών.[25]

Εναλλαγή προτύπων[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Two RNA genomes are packaged into each retrovirus particle, but, after an infection, each virus generates only one provirus. Δύο RNA γονιδίωμα είναι συσκευασμένα σε κάθε σωματίδιο ρετροϊού, αλλά, μετά από μια μόλυνση, κάθε ιός δημιουργεί μόνο έναν προϊό.[26] After infection, reverse transcription is accompanied by template switching between the two genome copies (copy choice recombination). Μετά τη μόλυνση, η αντίστροφη μεταγραφή συνοδεύεται από εναλλαγή προτύπου μεταξύ των δύο αντιγράφων γονιδιώματος (ανασυνδυασμός επιλογής αντιγράφου).[26] There are two models that suggest why RNA transcriptase switches templates. The first, the forced copy-choice model, proposes that reverse transcriptase changes the RNA template when it encounters a nick, implying that recombination is obligatory to maintaining virus genome integrity. The second, the dynamic choice model, suggests that reverse transcriptase changes templates when the RNAse function and the polymerase function are not in sync rate-wise, implying that recombination occurs at random and is not in response to genomic damage. A study by Rawson et al. supported both models of recombination. Υπάρχουν δύο μοντέλα που προτείνουν γιατί η μεταγραφάση RNA αλλάζει πρότυπα. Το πρώτο, το μοντέλο εξαναγκασμένης επιλογής αντιγραφής, προτείνει ότι η αντίστροφη μεταγραφάση αλλάζει το πρότυπο RNA όταν συναντά μια εγκοπή, υπονοώντας ότι ο ανασυνδυασμός είναι υποχρεωτικός για τη διατήρηση της ακεραιότητας του γονιδιώματος του ιού. Το δεύτερο, το μοντέλο δυναμικής επιλογής, προτείνει ότι η αντίστροφη μεταγραφάση αλλάζει πρότυπα όταν η συνάρτηση RNA και η συνάρτηση πολυμεράσης δεν συγχρονίζονται ως προς το ρυθμό, υπονοώντας ότι ο ανασυνδυασμός συμβαίνει τυχαία και δεν είναι απόκριση σε γονιδιωματική βλάβη. Μια μελέτη από τους Rawson et al. υποστήριξε και τα δύο μοντέλα ανασυνδυασμού.[26] From 5 to 14 recombination events per genome occur at each replication cycle. Σε κάθε κύκλο αντιγραφής συμβαίνουν από 5 έως 14 συμβάντα ανασυνδυασμού ανά γονιδίωμα.[27] Template switching (recombination) appears to be necessary for maintaining genome integrity and as a repair mechanism for salvaging damaged genomes. Η εναλλαγή προτύπων (ανασυνδυασμός) φαίνεται να είναι απαραίτητη για τη διατήρηση της ακεραιότητας του γονιδιώματος και ως μηχανισμός επισκευής για τη διάσωση κατεστραμμένων γονιδιωμάτων.[28][26]

Εφαρμογές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

The molecular structure of zidovudine (AZT), a drug used to inhibit reverse transcriptase Η μοριακή δομή της ζιδοβουδίνης (AZT), ενός φαρμάκου που χρησιμοποιείται για την αναστολή της αντίστροφης μεταγραφάσης

Αντιιικά φάρμακα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Πρότυπο:Details As HIV uses reverse transcriptase to copy its genetic material and generate new viruses (part of a retrovirus proliferation circle), specific drugs have been designed to disrupt the process and thereby suppress its growth. Collectively, these drugs are known as reverse-transcriptase inhibitors and include the nucleoside and nucleotide analogues zidovudine (trade name Retrovir), lamivudine (Epivir) and tenofovir (Viread), as well as non-nucleoside inhibitors, such as nevirapine (Viramune). Καθώς ο HIV χρησιμοποιεί την αντίστροφη μεταγραφάση για να αντιγράψει το γενετικό του υλικό και να δημιουργήσει νέους ιούς (μέρος ενός κύκλου πολλαπλασιασμού ρετροϊών), ειδικά φάρμακα έχουν σχεδιαστεί για να διακόπτουν τη διαδικασία και έτσι να καταστέλλουν την ανάπτυξή του. Συλλογικά, αυτά τα φάρμακα είναι γνωστά ως αναστολέας ανάστροφης μεταγραφάσης και περιλαμβάνουν τα νουκλεοσίδια και ανάλογα νουκλεοτιδίων zidovudine (εμπορική ονομασία Retrovir), lamivudine (Epivir) και tenofovir (Viread ), καθώς και μη νουκλεοσιδικούς αναστολείς, όπως nevirapine (Viramune).

Μοριακή βιολογία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Πρότυπο:Details Reverse transcriptase is commonly used in research to apply the polymerase chain reaction technique to RNA in a technique called reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR). The classical PCR technique can be applied only to DNA strands, but, with the help of reverse transcriptase, RNA can be transcribed into DNA, thus making PCR analysis of RNA molecules possible. Reverse transcriptase is used also to create cDNA libraries from mRNA. The commercial availability of reverse transcriptase greatly improved knowledge in the area of molecular biology, as, along with other enzymes, it allowed scientists to clone, sequence, and characterise RNA.

Η αντίστροφη μεταγραφάση χρησιμοποιείται συνήθως στην έρευνα για την εφαρμογή της τεχνικής αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης στο RNA σε μια τεχνική που ονομάζεται αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης αντίστροφης μεταγραφής (RT-PCR). Η κλασική τεχνική PCR μπορεί να εφαρμοστεί μόνο σε DNA κλώνους, αλλά, με τη βοήθεια της αντίστροφης μεταγραφάσης, το RNA μπορεί να μεταγραφεί σε DNA, κάνοντας έτσι [[Αλυσωτή αντίδραση πολυμεράσης|PCR] ] είναι δυνατή η ανάλυση των μορίων RNA. Η αντίστροφη μεταγραφάση χρησιμοποιείται επίσης για τη δημιουργία cDNA βιβλιοθήκες από mRNA. Η εμπορική διαθεσιμότητα της αντίστροφης μεταγραφάσης βελτίωσε σημαντικά τη γνώση στον τομέα της μοριακής βιολογίας, καθώς, μαζί με άλλα ένζυμα, επέτρεψε στους επιστήμονες να κλωνοποιήσουν, να αλληλουχήσουν και να χαρακτηρίσουν το RNA.

Δείτε επίσης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Παραπομπές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. «Central dogma of molecular biology». Nature 227 (5258): 561–3. August 1970. doi:10.1038/227561a0. PMID 4913914. Bibcode1970Natur.227..561C. 
  2. Sarkar S (1996). The Philosophy and History of Molecular Biology: New Perspectives. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers. σελίδες 187–232. 
  3. «Epigenetically facilitated mutational assimilation: epigenetics as a hub within the inclusive evolutionary synthesis». Biological Reviews 94 (1): 259–282. 2019. doi:10.1111/brv.12453. 
  4. «RNA-dependent DNA polymerase in virions of Rous sarcoma virus». Nature 226 (5252): 1211–3. June 1970. doi:10.1038/2261211a0. PMID 4316301. 
  5. «RNA-dependent DNA polymerase in virions of RNA tumour viruses». Nature 226 (5252): 1209–11. June 1970. doi:10.1038/2261209a0. PMID 4316300. 
  6. «Immunologic and proteolytic analysis of HIV-1 reverse transcriptase structure». Virology 175 (2): 456–64. April 1990. doi:10.1016/0042-6822(90)90430-y. PMID 1691562. http://www.craiklab.ucsf.edu/docs/pub47.pdf. 
  7. 7,0 7,1 «Improving the thermal stability of avian myeloblastosis virus reverse transcriptase α-subunit by site-directed mutagenesis». Biotechnology Letters 34 (7): 1209–15. July 2012. doi:10.1007/s10529-012-0904-9. PMID 22426840. http://repository.kulib.kyoto-u.ac.jp/dspace/bitstream/2433/157247/1/s10529-012-0904-9.pdf. 
  8. «The structure and function of telomerase reverse transcriptase». Annual Review of Biochemistry 75 (1): 493–517. June 2006. doi:10.1146/annurev.biochem.75.103004.142412. PMID 16756500. 
  9. Bio-Medicine.org - Retrovirus Retrieved on 17 Feb, 2009
  10. Telesnitsky A, Goff SP (1993). «Strong-stop strand transfer during reverse transcription». Στο: Skalka MA, Goff SP. Reverse transcriptase (1st έκδοση). New York: Cold Spring Harbor. σελ. 49. ISBN 978-0-87969-382-4. 
  11. Bernstein A, Weiss R, Tooze J (1985). «RNA tumor viruses». Molecular Biology of Tumor Viruses (2nd έκδοση). Cold Spring Harbor, N.Y.: Cold Spring Harbor Laboratory. 
  12. «The reverse transcriptase-RNase H: from viruses to antiviral defense». Annals of the New York Academy of Sciences 1341 (1): 126–35. April 2015. doi:10.1111/nyas.12668. PMID 25703292. Bibcode2015NYASA1341..126M. 
  13. Kaiser, Gary E. (Ιανουαρίου 2008). «The Life Cycle of HIV». Doc Kaiser's Microbiology Home Page. Community College of Baltimore Count. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 26 Ιουλίου 2010.  Unknown parameter |name-list-style= ignored (βοήθεια)
  14. Krieger M, Scott MP, Matsudaira PT, Lodish HF, Darnell JE, Zipursky L, Kaiser C, Berk A (2004). Molecular cell biologyFree registration required. New York: W.H. Freeman and CO. ISBN 978-0-7167-4366-8. 
  15. «Otdelenie ot preparatov DNK-polimeraz I RNK-zavisimoy DNK-polimeraz; oshistka i svoystva fermenta». Proceedings of the USSR Academy of Sciences 233: 734–737. 1977. 
  16. «RNA-dependent DNA polymerase activity of RNA tumor viruses. I. Directing influence of DNA in the reaction». Journal of Virology 9 (1): 116–29. January 1972. doi:10.1128/JVI.9.1.116-129.1972. PMID 4333538. 
  17. Arnold, Carrie (17 July 2014). «Could Giant Viruses Be the Origin of Life on Earth?». National Geographic. http://news.nationalgeographic.com/news/2014/07/140716-giant-viruses-science-life-evolution-origins/. Ανακτήθηκε στις 29 May 2016. 
  18. 18,0 18,1 «Structure and function of HIV-1 reverse transcriptase: molecular mechanisms of polymerization and inhibition». Journal of Molecular Biology 385 (3): 693–713. January 2009. doi:10.1016/j.jmb.2008.10.071. PMID 19022262. 
  19. «Structure of the RNA-dependent RNA polymerase of poliovirus». Structure 5 (8): 1109–22. August 1997. doi:10.1016/S0969-2126(97)00261-X. PMID 9309225. 
  20. «RNase H activity: structure, specificity, and function in reverse transcription». Virus Research 134 (1–2): 86–103. June 2008. doi:10.1016/j.virusres.2007.12.007. PMID 18261820. 
  21. Bbenek K, Kunkel AT (1993). «The fidelity of retroviral reverse transcriptases». Στο: Skalka MA, Goff PS. Reverse transcriptase. New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press. σελ. 85. ISBN 978-0-87969-382-4. 
  22. «Promega kit instruction manual» (PDF). 1999. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο (PDF) στις 21 Νοεμβρίου 2006. 
  23. «Apparent non-canonical trans-splicing is generated by reverse transcriptase in vitro». PLOS ONE 5 (8): e12271. August 2010. doi:10.1371/journal.pone.0012271. PMID 20805885. Bibcode2010PLoSO...512271H. 
  24. «Evidence that BmTXK beta-BmKCT cDNA from Chinese scorpion Buthus martensii Karsch is an artifact generated in the reverse transcription process». FEBS Letters 520 (1–3): 183–4; author reply 185. June 2002. doi:10.1016/S0014-5793(02)02812-0. PMID 12044895. 
  25. «Response to "The Reality of Pervasive Transcription"». PLOS Biology 9 (7): e1001102. 2011. doi:10.1371/journal.pbio.1001102. 
  26. 26,0 26,1 26,2 26,3 «Recombination is required for efficient HIV-1 replication and the maintenance of viral genome integrity». Nucleic Acids Research 46 (20): 10535–10545. November 2018. doi:10.1093/nar/gky910. PMID 30307534. 
  27. «Estimating the in-vivo HIV template switching and recombination rate». AIDS (London, England) 30 (2): 185–92. January 2016. doi:10.1097/QAD.0000000000000936. PMID 26691546. 
  28. «Retroviral recombination and reverse transcription». Science (New York, N.Y.) 250 (4985): 1227–33. November 1990. doi:10.1126/science.1700865. PMID 1700865. Bibcode1990Sci...250.1227H. 

Εξωτερικοί σύνδεσμοι[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Πρότυπο:Viral proteins Πρότυπο:Kinases

Κατηγορία:Γενετική Κατηγορία:Μοριακή Βιολογία Κατηγορία:Viral enzymes Κατηγορία:Τελομερή