Pöördtranskriptaasi ensüüm

Pöördtranskriptaas, mida nimetatakse ka RNA-suunatud DNA polümeraasiks, retroviiruste geneetilisest materjalist kodeeritud ensüüm, mis katalüüsib retroviiruse RNA (ribonukleiinhape) transkriptsiooni DNA-ks (desoksüribonukleiinhape). See katalüüsitud transkriptsioon on DNA normaalseks raku transkriptsiooniks RNA-ks vastupidine protsess, sellest tulenevalt nimetatakse pöördtranskriptaasi ja retroviirust. Pöördtranskriptaasil on keskne roll retroviiruste nakkavas olemuses, millest paljud põhjustavad inimestel haigusi, sealhulgas inimese immuunpuudulikkuse viirus (HIV), mis põhjustab omandatud immuunpuudulikkuse sündroomi (AIDS), ja inimese T-raku lümfotroofne viirus I (HTLV-I), mis põhjustab leukeemiat. Pöördtranskriptaas on ka pöördtranskriptsiooni polümeraasi ahelreaktsioonina (RT-PCR) tuntud laboratoorse tehnoloogia põhikomponent - võimas vahend, mida kasutatakse teadusuuringutes ja selliste haiguste nagu vähk diagnoosimisel.

Retroviirused koosnevad RNA genoomist, mis asub valgu kestades ja on suletud lipiidümbrisesse. Retroviiruse genoom koosneb tavaliselt kolmest geenist: rühmaspetsiifiline antigeeni geen (gag), polümeraasi geen (pol) ja ümbrise geen (env). Polgeen kodeerib kolme ensüümi - proteaasi, pöördtranskriptaasi ja integraasi -, mis katalüüsivad retroviiruse nakatumise etappe. Kui retroviirus on peremeesrakus (proteaasi vahendatud protsess), võtab DNA provirusi konstrueerimiseks peremeesorganismi geneetilise transkriptsiooni masina üle. Seda protsessi, retroviiruse RNA muundamist provviraalseks DNA-ks, katalüüsitakse pöördtranskriptaasiga ja see on vajalik proviraalse DNA sisestamiseks peremeesorganismi DNA-s - samm, mille käivitas integraasi ensüüm.

Varased retroviiruse vaatlused

Aastaid oli molekulaarbioloogias olemas paradigma, mida tunti kui “keskset dogmat”. See kinnitas, et DNA transkribeeritakse kõigepealt RNA-sse, RNA transleeritakse aminohapeteks ja aminohapped kogunevad pikkadeks ahelateks, mida nimetatakse polüpeptiidideks ja mis moodustavad valke - raku elu funktsionaalseid ühikuid. Ehkki see keskne dogma on tõsi, nagu paljude bioloogia paradigmade puhul, võib siiski leida olulisi erandeid.

Esimene oluline tähelepanek kesksele dogmale vastandudes saabus 20. sajandi alguses. Kaks Taani teadlast, Vilhelm Ellerman ja Oluf Bang, suutsid leukeemia levitada kuuele kanale järjest, nakatades esimese looma filtreeritava ainega (mida nüüd nimetatakse viiruseks) ja nakatades seejärel iga järgneva looma eelmise linnu verega. Sel ajal mõisteti vähkkasvajatena ainult palpeeritavaid pahaloomulisi kasvajaid. Seetõttu ei olnud see tähelepanek seotud viiruse poolt põhjustatud pahaloomuliste kasvajatega, kuna leukeemia polnud siis teada vähk. (Tol ajal arvati, et leukeemia on mingil viisil bakteriaalse infektsiooni tagajärg.)

Aastal 1911 teatas Rockefelleri Meditsiiniuuringute Instituudis (nüüd Rockefelleri ülikool) töötav Ameerika patoloog Peyton Rous, et tervetel kanadel tekkisid pahaloomulised sarkoomid (sidekudede vähid), kui nad olid nakatunud teiste kanade kasvajarakkudega. Rous uuris kasvajarakke edasi ja eraldas neist viiruse, mida hiljem nimetati Rousi sarkoomiviiruseks (RSV). Nakkusliku vähktõve kontseptsioon pälvis aga vähe tuge ning suutmata viirusi teistest vähivormidest isoleerida, loobus Rous 1915. aastal tööst ja pöördus selle juurde alles 1934. aastal. Aastakümneid hiljem mõistsid tema avastused olulisust ja 1966. aastal - enam kui 55 aastat pärast oma esimest katset, 87-aastaselt - Rous pälvis Nobeli füsioloogia- või meditsiinipreemia tuumorit esilekutsuvate viiruste avastamise eest.