Omvänt transkriptas (reverse transcriptase) – enzymet som omvandlar RNA till DNA

Lär dig om omvänt transkriptas — enzymet som omvandlar RNA till DNA, dess funktion, mekanism och betydelse inom forskning, virus och bioteknik.

Ett omvänt transkriptas är ett enzym som arbetar "baklänges" från RNA till DNA. Normal transkription innebär att RNA syntetiseras från DNA, medan omvänd transkription är det omvända. Det är ett DNA-polymerasenzym som transkriberar enkelsträngat RNA till enkelsträngat DNA. Det syntetiserar också en andra DNA-sträng som är komplementär till det omvänt transkriberade enkelsträngade cDNA.

Välstuderade omvända transkriptaser är bland annat:

Exempel på omvända transkriptaser

• HIV-1 reverse transcriptase — välstuderad retroviral enzymvariant som spelar central roll vid HIV-infektion.
• HIV-2 reverse transcriptase — liknande funktion men skillnader i känslighet för läkemedel.
• AMV (avian myeloblastosis virus) RT — ofta använd i laboratorier för cDNA-syntes.
• M-MLV (Moloney murine leukemia virus) RT — en annan vanlig laboratoriereagens; varianter utan RNas H-aktivitet används för bättre långtids-cDNA-syntes.
• Telomeras (TERT) — ett cellulärt omvänt transkriptas som använder sin egen RNA-komponent som mall för att förlänga kromosomers telomerer.
• Reverse transcriptaser från retrotransposoner och grupp II-intron — bidrar till rörlighet och evolution av genom.
• Endogena retrovirus-RT — rester av forntida retrovirus i genomet som ibland kan vara aktiva eller påverka genreglering.

Mekanism och struktur

Omvända transkriptaser har flera funktionella aktiviteter i samma protein eller protein-komplex:

• RNA-beroende DNA-polymerasaktivitet — bygger en DNA-sträng med RNA som mall.
• RNas H-aktivitet — klyver RNA i RNA–DNA-hybriden så att RNA-mallen kan tas bort när den första DNA-strängen är syntetiserad.
• DNA-beroende DNA-polymerasaktivitet — syntetiserar den andra DNA-strängen för att bilda dubbelsträngat DNA (dsDNA).

Biologisk betydelse och evolution

Genom att omvandla RNA till DNA möjliggör omvänd transkriptas:

• retrovirus att integrera sin genetiska information i värdcellens genom (ett steg kräver integras för integrering efter cDNA-syntes),
• retrotransposoner att kopiera och införa nya kopior av sig själva i genomet, vilket påverkar genomstorlek och genreglering,
• telomeras att skydda och förlänga kromosomändar, vilket är viktigt för celldelning och åldrande.

Medicinsk och laboratorieanvändning

Omvända transkriptaser är ovärderliga i molekylärbiologin och medicinsk diagnostik:

• cDNA-syntes — för att omvandla RNA till komplementärt DNA (cDNA) som sedan kan klonas eller analyseras.
• RT-PCR och RT-qPCR — standardmetod för att kvantifiera RNA, till exempel vid diagnostik av RNA-virus (såsom SARS‑CoV‑2) och genuttrycksstudier.
• Rekombinant teknologi — kommersiella enzymer som SuperScript (baserade på M-MLV) är optimerade för hög effektivitet och minskad RNas H-aktivitet.

• Nukleosid-/nukleotidanalog-hämmare (NRTIs) — exempelvis zidovudin (AZT), lamivudin (3TC) och tenofovir; de inkorporeras i växande DNA-kedjan och leder till kedjeavslut.
• Icke-nukleosida-hämmare (NNRTIs) — exempelvis efavirenz och nevirapin; de binder till ett allostert site och hämmar polymerasaktivitet.

Upptäckt och historik

Upptäckten av omvänt transkriptas gjordes oberoende av Howard Temin och David Baltimore i början av 1970‑talet. Deras arbete visade att vissa virus kan syntetisera DNA från en RNA-mall, vilket utmanade dåvarande dogmer om informationsflöde i cellen. För detta arbete tilldelades de Nobelpriset i fysiologi eller medicin 1975 (tillsammans med Renato Dulbecco för relaterade upptäckter om virus och cancer).

Sammanfattning

Omvänt transkriptas är ett centralt enzym för retrovirus, retrotransposoner och telomeras. Det möjliggör överföringen av genetisk information från RNA till DNA, påverkar evolution och genomet, används bredvid i laboratorier för att undersöka RNA och är ett viktigt mål för antivirala läkemedel. Dess höga felkänslighet är både en drivkraft för viral evolution och en utmaning i behandling och diagnostik.

Sök med bokstav