Reverse Transkriptase

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Reverse Transkriptase
Reverse Transkriptase
Modell der reversen Transkriptase (Dimer) des HIV-1
Enzymklassifikation
EC, Kategorie 2.7.7.49Nukleotidyltransferase
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 zusätzliche inhärente DNA-abhängige DNA-Polymerase-Aktivität der reversen Transkriptase.

Geschichte[Bearbeiten]

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. Der Zusatz revers kennzeichnet das besondere Vermögen dieses Enzyms, die übliche Prozessrichtung der Transkription umzukehren und nach einer RNA-Vorlage eine DNA aufzubauen. Mit dieser Entdeckung wurde die bis dahin vertretene Lehrmeinung verworfen, dass der Informationsfluss immer nur in der Richtung DNA → RNA → Protein und nie umgekehrt verlaufen könne.[1]

Vorkommen[Bearbeiten]

Die reverse Transkriptase wurde zuerst in Retroviren (z. B. HIV, HTLV, SIV) entdeckt. Diese Viren mit RNA-Genom 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 codiert (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[Bearbeiten]

Die Fehlerhäufigkeit der viralen reversen Transkriptase liegt wegen einer fehlenden Korrekturfunktion (proof-reading) bei 1:103 bis 1:104 und führt zu einer sehr hohen Mutationsrate, was die Bekämpfung von Retroviren wie HIV erschwert. Die Hemmung der reversen Transkriptase ist ein Ziel der Kombinationstherapie und durch verschiedene Wirkstoffe (NNRTI, NRTI) möglich. Solche Reverse-Transkriptase-Hemmer waren die ersten und bis 1994 einzigen zur Behandlung der HIV-Infektion zugelassenen wirksamen Medikamente.

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

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  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. Jeremy Cherfas: Hayflick Licked: Telomerase Lengthens Life of Normal Human Cells (Version vom 8. August 2012 im Internet Archive)
  3. Witzany G (August 2008). "The Viral Origins of Telomeres and Telomerases and their Important Role in Eukaryogenesis and Genome Maintenance" (PDF; 263 kB). In: Biosemiotics 1 (2): 191–206. doi:10.1007/s12304-008-9018-0

Weblinks[Bearbeiten]