Galvenais zinātne

Reversās transkriptāzes enzīms

Satura rādītājs:

Reversās transkriptāzes enzīms
Reversās transkriptāzes enzīms
Anonim

Reversā transkriptāze, ko sauc arī par uz RNS vērstu DNS polimerāzi, enzīms, kas kodēts no retrovīrusu ģenētiskā materiāla un kas katalizē retrovīrusa RNS (ribonukleīnskābes) transkripciju DNS (dezoksiribonukleīnskābe). Šī katalizētā transkripcija ir DNS normālas šūnu transkripcijas RNS apgrieztais process, tāpēc nosaukumi ir reversā transkriptāze un retrovīruss. Reversajai transkriptāzei ir galvenā nozīme retrovīrusu infekciozajā dabā, no kuriem vairāki izraisa slimības cilvēkiem, ieskaitot cilvēka imūndeficīta vīrusu (HIV), kas izraisa iegūtā imūndeficīta sindromu (AIDS), un cilvēka T-šūnu limfotrofisko vīrusu I (HTLV-I), kas izraisa leikēmiju. Reversā transkriptāze ir arī laboratorijas tehnoloģijas, kas pazīstama kā reversās transkripcijas polimerāzes ķēdes reakcija (RT-PCR), būtiska sastāvdaļa, tas ir spēcīgs instruments, ko izmanto pētniecībā un tādu slimību kā vēzis diagnosticēšanā.

Retrovīrusi sastāv no RNS genoma, kas atrodas olbaltumvielu apvalkā, kurš ir ievietots lipīdu apvalkā. Retrovīrusa genomu parasti veido trīs gēni: grupai specifiskais antigēna gēns (gag), polimerāzes gēns (pol) un apvalka gēns (env). Pol gēns kodē trīs enzīmus - proteāzi, reverso transkriptāzi un integrāzi -, kas katalizē retrovīrusu infekcijas posmus. Kad retrovīruss atrodas saimniekorganisma šūnā (proteāzes starpniecības process), tas pārņem saimnieka ģenētiskās transkripcijas mehānismu, lai izveidotu DNS provirusu. Šis process, retrovīrusu RNS pārvēršana par proviral DNS, tiek katalizēts ar reverso transkriptāzi un ir nepieciešams provizoriskas DNS ievietošanai saimnieka DNS - soli, ko sāk integrāzes ferments.

Agrīni retrovīrusu novērojumi

Daudzus gadus molekulārajā bioloģijā pastāvēja paradigma, kas pazīstama kā “centrālā dogma”. Tas apgalvoja, ka DNS vispirms tiek transkribēta RNS, RNS tiek pārveidota aminoskābēs, un aminoskābes saplūst garās ķēdēs, ko sauc par polipeptīdiem, kas veido olbaltumvielas - šūnu dzīves funkcionālās vienības. Tomēr, lai arī šī centrālā dogma ir patiesa, tāpat kā daudzās bioloģijas paradigmās, var atrast svarīgus izņēmumus.

Pirmais svarīgais novērojums, kas iebilda pret centrālo dogmu, notika 20. gadsimta sākumā. Divi dāņu pētnieki Vilhelms Ellermans un Olufs Bangs varēja pārnest leikēmiju sešām vistām pēc kārtas, inficējot pirmo dzīvnieku ar filtrējamu līdzekli (tagad pazīstams kā vīruss) un pēc tam katru nākamo dzīvnieku inficējot ar iepriekšējā putna asinīm. Tajā laikā tikai vērojami ļaundabīgi audzēji bija vēzis. Tādēļ šis novērojums nebija saistīts ar vīrusu izraisītu ļaundabīgu audzēju, jo tad vēl nebija zināms, ka leikēmija ir vēzis. (Tajā laikā tika uzskatīts, ka leikēmija ir kāda veida bakteriālas infekcijas rezultāts.)

1911. gadā amerikāņu patologs Peitons Rouss, strādājot Rokfellera Medicīnisko pētījumu institūtā (tagad Rokfellera universitāte), ziņoja, ka veseliem cāļiem attīstījās ļaundabīgas sarkomas (saistaudu vēzis), kad tie bija inficēti ar citu cāļu audzēju šūnām. Russ tālāk pētīja audzēja šūnas, un no tām viņš izdalīja vīrusu, kas vēlāk tika nosaukts par Rusa sarkomas vīrusu (RSV). Tomēr infekciozā vēža koncepcija guva nelielu atbalstu, un, nespējot izdalīt vīrusus no citiem vēža veidiem, Russ 1915. gadā atteicās no darba un pie tā neatgriezās līdz 1934. gadam. Gadu desmitiem vēlāk tika atklāts viņa atklājumu nozīmīgums, un 1966. gadā - vairāk nekā 55 gadus pēc pirmā eksperimenta, 87 gadu vecumā - Rouss tika apbalvots ar Nobela prēmiju fizioloģijā vai medicīnā par audzēju ierosinošu vīrusu atklāšanu.