Omgekeerd transcriptase-enzym

Reverse transcriptase, ook wel RNA-gerichte DNA-polymerase genoemd, een enzym dat wordt gecodeerd uit het genetische materiaal van retrovirussen dat de transcriptie van retrovirus-RNA (ribonucleïnezuur) in DNA (desoxyribonucleïnezuur) katalyseert. Deze gekatalyseerde transcriptie is het omgekeerde proces van normale cellulaire transcriptie van DNA in RNA, vandaar de namen reverse transcriptase en retrovirus. Reverse transcriptase staat centraal in de infectieuze aard van retrovirussen, waarvan er verschillende ziekten bij de mens veroorzaken, waaronder het humaan immunodeficiëntievirus (HIV), dat het verworven immunodeficiëntiesyndroom (AIDS) en het humane T-cellymfotrofe virus I (HTLV-I) veroorzaakt, wat leukemie veroorzaakt. Reverse transcriptase is ook een fundamenteel onderdeel van een laboratoriumtechnologie die bekend staat als reverse transcriptie-polymerase kettingreactie (RT-PCR), een krachtig hulpmiddel dat wordt gebruikt bij onderzoek en bij de diagnose van ziekten zoals kanker.

Retrovirussen bestaan ​​uit een RNA-genoom dat zich in een eiwitomhulsel bevindt dat is ingesloten in een lipidenvelop. Het retrovirusgenoom bestaat typisch uit drie genen: het groepsspecifieke antigeengen (gag), het polymerasegen (pol) en het envelopgen (env). Het pol-gen codeert voor de drie enzymen - protease, reverse transcriptase en integrase - die de stappen van retrovirale infectie katalyseren. Zodra een retrovirus zich in een gastheercel bevindt (een proces dat wordt gemedieerd door protease), neemt het de genetische transcriptiemachines van de gastheer over om een ​​DNA-provirus te construeren. Dit proces, de omzetting van retroviraal RNA in proviraal DNA, wordt gekatalyseerd door reverse transcriptase en is nodig voor het inbrengen van proviraal DNA in gastheer-DNA - een stap die wordt geïnitieerd door het integrase-enzym.

Vroege retroviruswaarnemingen

Jarenlang bestond er een paradigma in de moleculaire biologie dat bekend staat als het 'centrale dogma'. Dit beweerde dat DNA eerst wordt getranscribeerd in RNA, RNA wordt vertaald in aminozuren en aminozuren worden samengevoegd tot lange ketens, polypeptiden genaamd, die eiwitten vormen - de functionele eenheden van het cellulaire leven. Hoewel dit centrale dogma waar is, zoals bij veel paradigma's van de biologie, zijn er belangrijke uitzonderingen te vinden.

De eerste belangrijke waarneming die tegen het centrale dogma was, kwam in het begin van de 20e eeuw. Twee Deense onderzoekers, Vilhelm Ellerman en Oluf Bang, waren in staat leukemie achtereenvolgens door te geven aan zes kippen door het eerste dier te infecteren met een filterbaar middel (nu bekend als een virus) en vervolgens elk volgend dier te infecteren met het bloed van de voorgaande vogel. Destijds werden alleen voelbare maligne tumoren beschouwd als kankers. Daarom was deze waarneming niet gekoppeld aan een door virussen geïnduceerde maligniteit, omdat toen nog niet bekend was dat leukemie kanker was. (Destijds werd gedacht dat leukemie het gevolg was van een of andere manier van bacteriële infectie.)

In 1911 meldde de Amerikaanse patholoog Peyton Rous, werkzaam bij het Rockefeller Institute for Medical Research (nu Rockefeller University), dat gezonde kippen kwaadaardige sarcomen (kankers van bindweefsels) ontwikkelden wanneer ze werden geïnfecteerd met tumorcellen van andere kippen. Rous onderzocht de tumorcellen verder en isoleerde daaruit een virus, dat later het Rous-sarcoomvirus (RSV) werd genoemd. Het concept van besmettelijke kanker kreeg echter weinig steun en omdat Rous niet in staat was om virussen van andere kankersoorten te isoleren, stopte hij het werk in 1915 en kwam er pas in 1934 op terug. Decennia later werd de betekenis van zijn ontdekkingen gerealiseerd, en in 1966 - meer dan 55 jaar na zijn eerste experiment, op 87-jarige leeftijd, ontving Rous de Nobelprijs voor Fysiologie of Geneeskunde voor zijn ontdekking van tumor-inducerende virussen.