Reverz transzkriptáz mechanizmus: 9 fontos tény

tartalom

Átírás

Az átírás a kezdet a „génexpresszió” felé.

Ebben a folyamatban a „DNS négybetűs genetikai kódjában” található információ átkerül az RNS hárombetűs genetikai kódjába.

, azzal magyarázhatjuk a transzkripciót, hogy az RNS másolatát készíti a DNS-ből, vagy a genetikai információ átkerül a DNS-ből az RNS-be.

A transzkripciós folyamat egy RNS-polimeráz néven ismert enzimet foglal magában; ez az enzim a DNS-t használja templátként, és megkönnyíti a nukleotidok összekapcsolását, hogy RNS-t képezzenek (amely a templát DNS-szekvenciának felel meg és komplementer).

Az átírási folyamat három szakaszban fejeződik be.

1. szakasz: Beavatás

2. szakasz: Megnyúlás

3. szakasz: Felmondás

Eukarióta átírásjpg
ábra: A transzkripció három alapvető lépése (a genetikai információ DNS-ből RNS-be történő átvitelének folyamata); Kezdeményezés, megnyúlás és befejezés https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Eukaryotic_Transcription.png

Az eukariótákban néhány szakasz poszttranszlációs módosulásként ismert, amelyek során az RNS olyan módosításokon megy keresztül, mint például:

Illesztés

5'-sapka

Poly A farok beépítés

Fontos megjegyzés: A transzkripció a genomunkban jelen lévő minden egyes gén esetében külön-külön történik.

A DNS-nek hatalmas génjei vannak, mindegyik gén egy gént kódol. A transzkripció a fehérjét kódoló gén információit egy RNS-transzkriptumba másolja.

Transzkriptáz

A transzkriptázok azok az enzimek, amelyek katalizálják az RNS-szintézist a templát DNS-ből; ezt a folyamatot transzkripciónak nevezik. A reverz transzkriptázok (RT-k) azok az enzimek, amelyek katalizálják a cDNS (komplementer DNS) képződését az RNS-templátból; ezt a folyamatot reverz transzkripciónak nevezik.

Fordított átírás

A fordított átírás folyamatában, A DNS szintetizálódik RNS-templátból (a transzkripciós folyamat ellentéte, amelyben az RNS a DNS-templátból szintetizálódik). A reverz transzkripció során keletkezett DNS komplementer DNS (cDNS) néven ismert. A reverz transzkripciót egy reverz transzkriptáz néven ismert enzim végzi. 

A reverz transzkriptáz követelményei:

           RNS templát

           Rövid primer (az RNS 3′ végéhez való kötéshez)

A rövid primer a 3′ végén lévő komplementer régióhoz kötődik, és elindítja a komplementer DNS szintézisét. Ezt a cDNS-t a PCR-ben (polimeráz láncreakció) használják templát DNS-ként. A cDNS ezután kettős szálú DNS-vé alakul DNS polimeráz és DNS ligáz hatására. A PCR és RT-PCR (a polimeráz láncreakció és a reverz transzkripció kombinációja) ezen kombinációja lehetővé teszi a mintában jelenlévő RNS-ek kis mennyiségének kimutatását. A fordított transzkripciót gyakran alkalmazzák a klónozás során a másolatszám növelésére. 

Fordított átírás
Ábra: Reverz transzkripciós séma, az RT kötődik az ssRNS-hez és irányítja a cDNS szintézisét, amely később dsDNS-vé alakul. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Reverse_transcription_polymerase_chain_reaction.jpg

Számos tervezett RT-t gyakran használnak a termékképzés hatékonyságának növelésére. A tervezett RT biztosítja az mRNS 5′ végének teljes másolását. A hőstabil RT-ket magasabb hőmérsékleten történő használatra is tervezték.

Mit szintetizál a reverz transzkriptáz?

A reverz transzkriptáz elősegíti a DNS szintézisét a vírus RNS genomjából. Ez az újonnan képződött DNS komplementer DNS (cDNS) néven ismert. Az RT leginkább az RNS genomot tartalmazó vírusokban van jelen. A vírust tartalmazó RNS genom retrovírus néven ismert.

Mi a reverz transzkriptáz feladata?

A reverz transzkriptáz egy RNS-függő DNS-polimeráz (RNS-t igényel templátként a cDNS szintéziséhez). Az RT azonosítja és megköti az RNS-t, hogy egy álló RNS-t (ssRNS) szintetizáljon. A cDNS szintetizálása után az RT lehasítja az RNS-t, és megkezdi a kétszálú DNS (dsDNS) szintetizálását.   

A reverz transzkriptáznak két aktív helye (aktív helye) van, amelyek két külön funkciót hajtanak végre:

Polimeráz aktív hely: két ujjszerű domént tartalmaz; az egyik domén képes azonosítani az RNS-t, és oldalláncok segítségével hidrogénkötéseket hoz létre foszfátcsoportokkal.

A hidrogénkötés kialakulása konformációs változásokat idéz elő, és megkönnyíti a felismerő lyuk bezárását; ez a transzkripciós folyamat beindulását eredményezi (nukleotidok hozzáadásával) a második domén magnézium-ionjainak segítségével.

A rugalmas zóna szabályozza a konformációs változási folyamatot; ez a rugalmas zóna a polimeráz aktív hely doménjei között van jelen. A biokémiai és farmakológiai vizsgálatok során gyakran tekintik az RT aktivitás gátlásának célhelyének. A rugalmas zónában lévő aminosav-szekvencia nem konzervált (az evolúció során sokat változik), ami lehetővé teszi a vírus számára, hogy rezisztenciát fejlesszen ki.

Ribonukleáz H domén: felelős az RNS és az ssDNS felszabadulásáért. A magnéziumion segíti a ribonukleáz H domént a foszfátcsoportok felismerésében. A ribonukleáz H domén második lánca nem rendelkezik enzimatikus aktivitással. Csak kölcsönhatásba lép és stabilizálja az aktív helyet.

Még mindig folyik a kutatás az RT pontos katalitikus mechanizmusára vonatkozóan; a fent említett séma az RT által végzett katalízis alapötlete.

A DNS-polimeráztól eltérően az RT-nek nincs korrektúra a Klenow-fragmens hiánya miatt. A lektori tevékenység hiánya több hibát okoz az átiratban, ami hatalmas mutációi lehetőséghez vezet a vírusban.

Retrovírus reverz transzkriptáz

Az összes retrovírus vírusrészecskéi tartalmaznak egy RT néven ismert többfunkciós enzimet. Ez az RT szükséges a retrovírus RNS-genomjának DNS-másolatának szintetizálásához, amint az bejut a gazdasejtbe. 

A reverz transzkriptáz 3D szerkezetének meghatározása feltárta a két aktív hely közötti kölcsönhatásokat, beleértve a kötődést és a katalízist. Az enzim szerkezeti ismeretei lehetőséget adnak arra, hogy új, retrovírusok elleni vírusellenes szerek tanulmányozására kerüljön sor.

HIV reverz transzkriptáz

Az emberi immunhiány vírusa (HIV) felelős a szerzett immunhiányos szindróma (AIDS) terjesztéséért. A HIV főként négy típusú fehérje alegységet kódol, amelyek DNS polimeráz, RNáz H, integráz és proteázszerű aktivitást mutatnak. A DNS polimeráz és az RNáz H aktivitást a HIV reverz transzkriptáz (heterodimer enzim) egyetlen alegysége birtokolja.

Ahhoz, hogy a vírus genomiális RNS-ét dsDNS-vé alakítsa a gazdasejtben, a HIV reverz transzkriptáz RNáz H és DNS polimeráz aktivitást is mutat. Kutatások folynak annak megismerésére, hogy a HIV reverz transzkriptáz hogyan alkalmazza alegységét (ribonukleáz H domén) a retrovírus genomjának (RNS) hidrolizálására. A DNS-szintézis és az RNS-hidrolízis helyei és reverz transzkriptáz konformációja eltérő. Ez a különbség a szerkezeti üreg konformációjában és feltárásában potenciális céljelöltté teszi a reverz transzkriptáz gátlására.

HIVRT
ábra: A HIV reverz transzkriptáz szerkezete a cDNS szintézise során, Általában a HIV RT-nek két aktív helye van. az egyik katalitikus hely polimeráz funkcióval rendelkezik, míg a másik nukleáz aktivitással rendelkezik. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Reverse_transcriptase_3KLF_labels.png

Fontos megjegyzés: A HIV reverz transzkriptáz RNáz H aktivitása teljes mértékben függ az aktív hely aminosavszekvenciájától. A valódi mechanizmust még fel kell fedezni.

Következtetések

Ez a cikk a transzkripció, a reverz transzkripció eseményeit és a reverz transzkriptáz fontosságát tárgyalta a retrovírusokban. A kapcsolódó témákkal kapcsolatos további részletekért, kattints ide.

GYIK

Q1 Mi a reverz transzkriptáz szerepe?

Válaszoljon a Az RT enzim RNS néven is ismert függő DNS-polimeráz; katalizálja a retrovírus genomiális RNS cDNS-vé történő transzkripcióját.

Q2 Honnan származik a reverz transzkriptáz?

Válasz: A reverz transzkripció folyamata bizonyos mértékig retrovírusokban, prokariótákban és még eukariótákban is előfordul. Részt vesz a cDNS RNS-ből történő szintézisében. A retrovírusok RT-vel rendelkeznek, amelyek az RNS-től függenek a cDNS szintéziséhez. A nukleáris felosztás nem jár RT használatával. An A telomeráz néven ismert enzim jelen van az eukariótákban. A telomeráz egy speciális RT, amely telomer DNS-t szintetizál (amely a kromoszómák csúcsain található) az RNS-ből.

Q3 Milyen organizmusok rendelkeznek reverz transzkriptázzal?

Válaszoljon a Az RT enzim számos szervezetben, például növényekben jelen van, állatok, baktériumok és vírusok. Az RT enzim szerepe az, hogy egy RNS-szekvenciát cDNS-szekvenciává alakítson. Minden szervezetben általános. Az RT speciális funkciói a következők:

Retrovírus szaporodás

Az eukarióta mobil transzpozonok vagy retrotranszpozonok sokfélesége

Telomerek replikációja vagy szintézise

Multi-copy egyszálú DNS (msDNS), extrakromoszómális DNS/RNS és kiméra elemek szintézise.

Q4 Készítenek-e reverz transzkriptázt az emberek?

Válasz: Igen, az emberek reverz transzkriptázokat fejeznek ki; A telomeráz egy reverz transzkriptáz típus. Számos eukariótában megtalálható. Az emberek egy telomeráz RNS-sablont hordoznak, hogy telomer DNS-t képezzenek.

Q5 Hogyan akadályozhatja meg a reverz transzkriptázt?

Válasz: A reverz transzkriptáz aktivitása erős enzimgátlók alkalmazásával megelőzhető. Ezek az inhibitorok (különösen az RT-k esetében) általában antiretrovirális szerek. Az inhibitorok korlátozzák az RT-t azáltal, hogy cDNS-t képeznek a vírus RNS-ből, és ezáltal megállítják a vírus szaporodását.

Q6 Mi a különbség a valós idejű PCR és a reverz transzkriptáz között?

Válasz: A reverz transzkriptáz PCR (RT-PCR) sokkal érzékenyebb, mint a hagyományos PCR. Az RT-PCR-t gyakran használják egy adott gén expressziójának kimutatására, DNS-szekvenálásra, DNS-klónozásra, örökletes betegségek monitorozására és funkcionális gének elemzésére. Ezzel szemben az általános PCR-t széles körben használják DNS-amplifikációs célokra.

Q7 Miért alakul át az RNS cDNS-vé?

Válasz: A reverz transzkriptáz általában a templát RNS-t írja át cDNS-vé. 

A cDNS-t általában a molekuláris biológiában használják klónozásra eukarióta géneket a prokarióta sejtbe gyárak. Amikor egy fehérjét (külső forrásból) akarunk expresszálni egy olyan sejtbe, amely általában nem szintetizál ilyen fehérjét, szükségünk van egy cDNS-transzformációra a prokarióta sejtgyárba.

Q8 Mi a különbség a QPCR és az RT-PCR között?

Válasz: mindkét technika összefügg egymással, és DNS-másolatok előállítására/amplifikálására használják. Az RT-PCR felerősíti az RNS kód reverz transzkripcióját, míg a Q-PCR az amplifikációs folyamatot méri. A Q-PCR a mennyiségi meghatározásra, míg az RT-PCR az amplifikációra szolgál. A Q-PCR kvantitatív, míg az RT-PCR nem kvantitatív jellegű.

Q9 A reverz transzkriptáz DNS-t használhat templátként.

Válasz: A reverz transzkriptáz egyszálú RNS-t használ templátként a kétszálú DNS-másolat szintetizálásához. Az RT-k nem használnak DNS-t templátként.

Q10 Mi a reverz transzkriptáz megkülönböztető jellemzője?

Válasz: A reverz transzkriptáz megkülönböztető jellemzője, hogy a genetikai információt az RNS-ből a DNS-be viszi át. 

Is Read: