Reverse Transkriptase

Reverse Transkriptase
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Enzymklassifikation
EC, Kategorie	2.7.7.49  Nukleotidyltransferase
Substrat	Deoxynucleosid-Triphosphat + DNA(n)
Produkte	Diphosphat + DNA(n+1)

Reverse Transkriptasen (RT), auch RNA-abhängige DNA-Polymerasen, sind Enzyme, die die Umschreibung von RNA in DNA katalysieren. Dazu synthetisieren sie zunächst von einer einzelsträngigen RNA einen RNA-DNA-Hybridstrang mittels einer RNA-abhängigen DNA-Polymerase-Aktivität. Für den folgenden Abbau des RNA-Anteils ist ein eigener Abschnitt des Proteins zuständig, der RNase H-Anteil. Es folgt die Vervollständigung des einzel- zum doppelsträngigen DNA-Strang durch eine DNA-abhängige DNA-Polymerase.

Geschichte

Die reverse Transkriptase wurde 1970 sowohl von Howard Temin und unabhängig davon auch von David Baltimore erstmals beschrieben. 1975 erhielten sie für diese Entdeckung zusammen mit Renato Dulbecco den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin. Die Bezeichnung revers beschreibt dabei die spezielle Eigenschaft des Enzyms, den Transkriptionprozess von der DNA zur RNA, der bis dahin als der einzig mögliche Weg betrachtet wurde, umzukehren. Mit der Entdeckung dieses Enzyms wurde das bis dahin geltende Dogma der Molekularbiologie verworfen, dass der Informationsfluss immer nur in der Richtung DNA → RNA → Protein und nie umgekehrt verläuft.^[1]

Vorkommen

Die reverse Transkriptase wurde zuerst in Retroviren (z. B. HIV, HTLV, SIV) entdeckt. Diese RNA-Viren verwenden die RT, um ihr Genom in DNA umzuschreiben. Die RT erfüllt damit eine entscheidende Funktion bei der Vermehrung des Virus. Daneben enthalten auch bestimmte DNA-Viren wie die Hepadnaviren (z. B. der Erreger der Hepatitis B (HBV), oder die bei Pflanzen auftretenden Caulimoviren) eine RT. Von ehemaligen, mutierten Retroviren stammen auch die Klasse-I-Transposons, auch Retroelemente genannt, ab. Diese benötigen für ihre Replikation eine RT. Diese wird entweder von ihnen selbst kodiert (autonome LINEs und LTR-Retrotransposons) oder muss zur Verfügung gestellt werden (z. B. bei SINEs).

Eine reverse Transkriptase ist ebenfalls Bestandteil der Telomerase von Eukaryoten, wo sie die im Zuge einer Replikation verkürzten Telomere wieder auf die ursprüngliche Länge erweitert und somit den Prozess der Zellalterung verzögert ^[2]. Die genauere Bezeichnung ist Telomerase Reverse Transkriptase (TERT), wie z. B. für die humane Telomerase Reverse Transkriptase (hTERT)^[3].

Biotechnologische Anwendungen

Die Fehlerhäufigkeit der viralen reversen Transkriptase liegt aufgrund einer fehlenden Korrekturfunktion (proof-reading) bei 1:10³ bis 1:10⁴, was eine sehr hohe Mutationsrate zur Folge hat und die Bekämpfung von z. B. HIV sehr schwer macht. Eine Hemmung ist durch verschiedene Wirkstoffe (NNRTI, NRTI) möglich, daher ist die reverse Transkriptase ein Ziel der AIDS-Kombinationstherapie. Die ersten Arzneistoffe gegen AIDS wirkten über diesen Mechanismus.

Reverse Transkriptasen werden in der Molekularbiologie und in der molekularen Diagnostik benutzt, beispielsweise bei der RT-PCR oder um eine cDNA-Bank zu erstellen. Dafür werden die viralen reversen Transkriptasen aus dem Murine Leukemia Virus (MLV) oder dem Avian Myeloblastosis Virus (AMV) genutzt.

Einzelnachweise

1. ↑ John M. Coffin, Stephen H. Hughes, Harold E. Varmus: The Place of Retroviruses in Biology. In: Retroviruses. Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1997, ISBN 0-87969-571-4.
2. ↑ http://archive.sciencewatch.com/may-june2000/sw_may-june2000_page8.htm
3. ↑ Witzany G (August 2008). "The Viral Origins of Telomeres and Telomerases and their Important Role in Eukaryogenesis and Genome Maintenance" (PDF). In: Biosemiotics 1 (2): 191–206. doi:10.1007/s12304-008-9018-0

Weblinks

• Die Reverse Transkriptase von HIV
• interaktive Präsentation der RT von HIV im Online Macromolecular Museum (engl., die Darstellung der PDB-Datei erfolgt über einen Java-Viewer)