Reverse Transkriptaseenzym

Reverse Transkriptase, auch RNA-gerichtete DNA-Polymerase genannt, ein Enzym, das aus dem genetischen Material von Retroviren kodiert wird und die Transkription von Retrovirus-RNA (Ribonukleinsäure) in DNA (Desoxyribonukleinsäure) katalysiert. Diese katalysierte Transkription ist der umgekehrte Prozess der normalen zellulären Transkription von DNA in RNA, daher die Namen Reverse Transkriptase und Retrovirus. Reverse Transkriptase ist von zentraler Bedeutung für die infektiöse Natur von Retroviren, von denen einige beim Menschen Krankheiten verursachen, einschließlich des humanen Immundefizienzvirus (HIV), das das erworbene Immundefizienzsyndrom (AIDS) verursacht, und des humanen lymphotrophen T-Zell-Virus I (HTLV-I). was Leukämie verursacht. Reverse Transkriptase ist auch ein grundlegender Bestandteil einer Labortechnologie, die als reverse Transkriptions-Polymerase-Kettenreaktion (RT-PCR) bekannt ist und ein leistungsstarkes Instrument für die Forschung und Diagnose von Krankheiten wie Krebs darstellt.

Retroviren bestehen aus einem RNA-Genom, das in einer Proteinhülle enthalten ist, die in einer Lipidhülle eingeschlossen ist. Das Retrovirus-Genom besteht typischerweise aus drei Genen: dem gruppenspezifischen Antigen-Gen (gag), dem Polymerase-Gen (pol) und dem Hüllgen (env). Das pol-Gen codiert die drei Enzyme - Protease, reverse Transkriptase und Integrase -, die die Schritte der retroviralen Infektion katalysieren. Sobald sich ein Retrovirus in einer Wirtszelle befindet (ein durch Protease vermittelter Prozess), übernimmt es die genetische Transkriptionsmaschinerie des Wirts, um ein DNA-Provirus zu konstruieren. Dieser Prozess, die Umwandlung von retroviraler RNA in provirale DNA, wird durch reverse Transkriptase katalysiert und ist für die provirale DNA-Insertion in die Wirts-DNA erforderlich - ein Schritt, der vom Integraseenzym initiiert wird.

Frühe Retrovirus-Beobachtungen

In der Molekularbiologie gab es viele Jahre lang ein Paradigma, das als „zentrales Dogma“ bekannt war. Dies behauptete, dass DNA zuerst in RNA transkribiert wird, RNA in Aminosäuren übersetzt wird und Aminosäuren sich zu langen Ketten, sogenannten Polypeptiden, zusammensetzen, die Proteine ​​bilden - die funktionellen Einheiten des zellulären Lebens. Obwohl dieses zentrale Dogma wie bei vielen Paradigmen der Biologie zutrifft, können wichtige Ausnahmen gefunden werden.

Die erste wichtige Beobachtung gegen das zentrale Dogma kam im frühen 20. Jahrhundert. Zwei dänische Forscher, Vilhelm Ellerman und Oluf Bang, konnten Leukämie nacheinander auf sechs Hühner übertragen, indem sie das erste Tier mit einem filtrierbaren Wirkstoff (jetzt als Virus bekannt) infizierten und dann jedes nachfolgende Tier mit dem Blut des vorhergehenden Vogels infizierten. Zu dieser Zeit wurden nur tastbare bösartige Tumoren als Krebserkrankungen verstanden. Daher war diese Beobachtung nicht mit einer viral induzierten Malignität verbunden, da Leukämie damals nicht als Krebs bekannt war. (Zu dieser Zeit wurde angenommen, dass Leukämie das Ergebnis einer bakteriellen Infektion ist.)

1911 berichtete der amerikanische Pathologe Peyton Rous vom Rockefeller Institute for Medical Research (heute Rockefeller University), dass gesunde Hühner bösartige Sarkome (Krebserkrankungen des Bindegewebes) entwickelten, wenn sie mit Tumorzellen anderer Hühner infiziert wurden. Rous untersuchte die Tumorzellen weiter und isolierte daraus ein Virus, das später als Rous-Sarkom-Virus (RSV) bezeichnet wurde. Das Konzept des infektiösen Krebses fand jedoch wenig Unterstützung, und da Rous nicht in der Lage war, Viren von anderen Krebsarten zu isolieren, gab er die Arbeit 1915 auf und kehrte erst 1934 zurück. Jahrzehnte später wurde die Bedeutung seiner Entdeckungen erkannt, und 1966 - Mehr als 55 Jahre nach seinem ersten Experiment erhielt Rous im Alter von 87 Jahren den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin für seine Entdeckung tumorinduzierender Viren.