Reverse Transkriptasen

Reverse Transkriptase
Reverse Transkriptase des HIV-1
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, dass nämlich der Informationsfluss immer nur in der Richtung DNA → RNA → Protein verläuft und nie umgekehrt, verworfen.^[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 verkürzte 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).

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.

Aktuell werden reverse Transkriptasen insbesondere in der Gentechnologie und in der molekularen Diagnostik benutzt, beispielsweise bei der RT-PCR oder um eine cDNA-Bank zu erstellen.

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

Weblinks

• Die Reverse Transkriptase von HIV