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法律研究什麼是逆轉錄以及逆轉錄酶的作用
簡介
分子生物學的中心法則闡述了遺傳資訊的利用。第一個過程是複製，即複製親本 DNA 以形成具有相同核苷酸序列的子代 DNA 分子。第二個過程是轉錄，即 DNA 中存在的遺傳資訊被複制到 RNA 中的過程。第三個過程涉及將 RNA 上的資訊翻譯成核糖體中具有特定氨基酸的多肽鏈。
在所有這些過程中，病毒中還會發生另一種過程，其中遺傳物質是 RNA，在這種生物體中，透過一種稱為逆轉錄酶的酶，從模板 RNA 形成互補 DNA (cDNA)。
逆轉錄過程的步驟
病毒中逆轉錄的過程涉及以下步驟：
首先，細胞特異性的轉移 RNA 充當引物並與病毒基因組的互補部分退火，這部分稱為引物結合位點 (PBS)。
在下一步中，互補 DNA 結合到一個非編碼區域，該區域稱為 U5 區域，同時結合到 RNA 分子兩端都出現的直接重複序列，該區域稱為 R 區域。
RNase H 是逆轉錄酶上發現的一個結構域，它有助於 RNA 的降解和隨後去除 5' U5 和 R 區域。
一旦 U5 和 R 區域降解，引物就會跳到病毒 RNA 的 3' 端，現在是新合成的 cDNA。
在下一步中，互補 DNA 第一鏈的延伸發生，並且 RNase H 會降解 RNA。
第二鏈的引物結合位點與第一鏈的引物結合位點在互補序列處發生雜交。
整合酶將延伸的鏈整合到宿主基因組中。由產生的 DNA 雙鏈體引起各種感染過程，如細胞裂解和整合到宿主基因組中或保持休眠狀態。
逆轉錄酶
大多數引起動物和其他生物體感染的病毒都含有 RNA 依賴性 DNA 聚合酶，也稱為逆轉錄酶。
逆轉錄酶的結構
逆轉錄酶由兩個亞基 α 和 β 組成，因此它是異二聚體，其中 α 亞基的分子量為 65kDa，β 亞基的分子量為 90kDa。
就像 Klenow 片段結構一樣，α 亞基具有三個組分，即指、掌和拇指。
與 DNA 和 RNA 聚合酶一樣，逆轉錄酶有助於以 5' 到 3' 的方向合成多核苷酸鏈。此處，tRNA 充當從宿主細胞中由病毒捕獲的引物。
DNA 合成從 tRNA 的 3' 端開始，與病毒模板配對，並且該模板的遊離 3'OH 結合脫氧核苷酸。
逆轉錄酶的作用方式
逆轉錄酶催化三種不同的反應
RNA 依賴性 DNA 合成
RNA 降解
DNA 依賴性 DNA 合成
與許多 DNA 和 RNA 聚合酶一樣，逆轉錄酶含有 Zn2+。每種轉錄酶對自身病毒的 RNA 最為活躍，但每種轉錄酶都可以在實驗中用於製造與各種 RNA 互補的 DNA。
DNA 和 RNA 合成以及 RNA 降解活性在蛋白質上使用不同的活性位點。
為了開始 DNA 合成，逆轉錄酶需要一個引物，即在早期感染期間獲得並在病毒顆粒中攜帶的細胞 tRNA。
病毒 RNA 中的互補序列在其 3' 端與 tRNA 鹼基配對，就像 DNA 和 RNA 聚合酶一樣，新鏈以 5' 到 3' 的方向合成。
與 RNA 聚合酶一樣，逆轉錄酶不具有 5' 到 3' 校對外切核酸酶活性。
這些酶的錯誤率在新增的每 20,000 個核苷酸中約為 1 個，這在 DNA 複製中非常不尋常，並且是複製 RNA 病毒基因組的大多數酶的一個特殊特徵。
其結果是較高的突變率和更快的病毒進化速度，這是導致新的致病逆轉錄病毒菌株頻繁出現的一個因素。
逆轉錄酶的其他重要功能
它已成為研究 DNA RNA 關係和克隆技術的重要試劑。
它們使合成與 mRNA 模板互補的 DNA 成為可能，並且以這種方式製備的合成 DNA（稱為互補 DNA）可用於克隆細胞基因。
對 HIV 逆轉錄酶的研究已被用於開發針對該病毒的酶抑制劑藥物。
逆轉錄病毒在最近癌症分子理解的進步中發揮了重要作用。
結論
RNA 依賴性 DNA 聚合酶，也稱為逆轉錄酶，最初是在逆轉錄病毒中發現的，逆轉錄病毒必須將其 RNA 基因組轉化為雙鏈 DNA 作為其生命週期的一部分。
儘管 RNA 世界仍然是一個假設，還有許多空白有待解釋，但實驗證據支援其關鍵要素的不斷增長的列表，並且我們可以透過進一步的實驗來提高我們的理解。解開謎團的重要線索將在活細胞甚至其他行星上基本化學反應的工作原理中找到。
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