Обратная транскрипция на рнк вируса

Обновлено: 19.04.2024

Некоторые РНК-содержащие вирусы (вирус саркомы Рауса, ВИЧ) обладают уникальным ферментом – РНК-зависимой ДНК-полимеразой, часто называемой обратной транскриптазой или ревертазой. Этот фермент обладает время активностями. Первая из них – РНК-зависимая ДНК-полимеразная. Она обеспечивает синтез одноцепочечной комплементарной ДНК на матрице РНК. Вторая – рибонуклеазная активность, обеспечивающая удаление цепи РНК. Третья активность – ДНК-зависимая ДНК-полимеразная, обеспечивающая синтез второй цепи ДНК.

В результате образуется ДНК которая содержит гены, обуславливающие развитие рака (онкогены). Эта ДНК встраивается в геном эукариотической клетки, где может в течение многих поколений оставаться в скрытом состоянии. При определенных условиях такие гены могут активироваться и вызвать репликацию вируса, при других же условиях они могут способствовать перерождению такой клетки в раковую. Вирусы с таким механизмом размножения индуцируют развитие опухолей у животных и человека, поэтому их еще называют онкогенными вирусами (Рис. 6.5.).

Рис. 6.5. Обратная транскипция

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Обратная транскрипция — создание ДНК-копии по матрице РНК

Обратная транскрипция — создание ДНК-копии по матрице РНК За десять лет после открытия структуры ДНК и расшифровки генетического кода сформулированная Джеймсом Уотсоном в 1952 г. гипотеза об однонаправленном переносе генетической информации (от нуклеиновых кислот к

Глава 6 ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ СОМЫ И ЗАРОДЫШЕВОЙ ЛИНИИ

Глава 6 ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ СОМЫ И ЗАРОДЫШЕВОЙ ЛИНИИ В этой главе мы рассматриваем, как могли изменяться последовательности ДНК вариабельных генов антител в клетках зародышевой линии за эволюционное время. Некоторые данные указывают на существование обратной связи генов, т.

Перезапись генетического текста и перевод в белковый текст (транскрипция и трансляция)

Перезапись генетического текста и перевод в белковый текст (транскрипция и трансляция) В клетке ДНК служит в качестве матрицы, на которой первоначально происходит синтез разных РНК. Процесс перезаписи генетической информации из ДНК в РНКовый текст получил название

Перезапись генетического текста и перевод в белковый текст (транскрипция и трансляция)

7. БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ (БОС)

7. БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ (БОС) Интерес к исследованиям биологической обратной связи (БОС) в целях произвольного управления ФС на основе объективной информации о динамике психофизиологических показателей возник в связи с данными об изменениях в ФС человека,

Транскрипция

Транскрипция Транскрипцией называется процесс переноса генетической информации с ДНК на РНК. Матрицей для синтеза РНК служит только одна из двух нитей ДНК (так называемая смысловая цепь). Транскрипция происходит не на всей молекуле ДНК, а на участке одного гена. Ген –

Взаимодействие эндокринных систем: прямая связь, обратная связь, синергизм, пермиссивное действие, антагонизм

Взаимодействие эндокринных систем: прямая связь, обратная связь, синергизм, пермиссивное действие, антагонизм Как уже было упомянуто, отдельные эндокринные железы и их гормоны взаимодействуют друг с другом, обеспечивая функциональное единство организма. Между

Рис. 6.5. Обратная транскипция

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Обратная транскрипция — создание ДНК-копии по матрице РНК

Глава 6 ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ СОМЫ И ЗАРОДЫШЕВОЙ ЛИНИИ

Перезапись генетического текста и перевод в белковый текст (транскрипция и трансляция)

7. БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ (БОС)

Транскрипция

Взаимодействие эндокринных систем: прямая связь, обратная связь, синергизм, пермиссивное действие, антагонизм

Простым способом синтеза двухцепочечной ДНК из обратной транскриптазы, также называемой направленной ДНК/РНК-полимеразой, может быть использование праймера с поли-Т-хвостом, который устанавливает комплементарные основания с поли-А-хвостом РНК, транскрибируемой с цепи, которая должна быть транскрибирована. синтезируются, образуя гибрид РНК/ДНК. Этот гибрид можно было разделить с помощью рибонуклеаз, а затем под действием ДНК-полимеразы и нового праймера достроить двухцепочечную цепь ДНК. [ нужна ссылка ]

В молекулярной биологии и биохимии обратная транскриптаза, также известная как РНК-зависимая ДНК-полимераза, представляет собой фермент ДНК-полимеразы , который расшифровывает с одной цепи РНК одну цепь ДНК. Это также помогает в формировании двойной спирали ДНК после того, как РНК подверглась обратной транскрипции в одноцепочечную кДНК. Обратная транскрипция включает синтез ДНК из РНК.

Обратная транскриптаза была открыта Говардом Теминым в Университете Висконсин-Мэдисон и независимо Дэвидом Балтимором в 1970 году в Массачусетском технологическом институте . Эти двое разделили Нобелевскую премию по физиологии и медицине 1975 года с Ренато Дульбекко за свое открытие. Хорошо изученные обратные транскриптазы включают:

Обратная транскриптаза вируса иммунодефицита человека ВИЧ-1 (см. Подтипы ВИЧ )
Обратная транскриптаза M-MLV вируса мышиного лейкоза Молони
Обратная транскриптаза AMV из вируса миелобластоза птиц , обратная транскриптаза, поддерживающая теломеры эукариотических хромосом

функция вирусов

Фермент кодируется и используется вирусами в обратной транскрипции, они используют фермент в процессе репликации. Обратная транскрипция РНК-вирусов, таких как ретровирусы , использует фермент в их геноме для перехода РНК в ДНК, которая интегрируется в геном хозяина и реплицируется вместе с ним. Обратная транскрипция ДНК-вирусов, таких как гепаднавирус , может позволить РНК служить матрицей при сборке, создавая нити ДНК. ВИЧ заражает людей благодаря этому ферменту. Без обратной транскриптазы вирусный геном не смог бы внедриться в клетку-хозяина из-за неспособности вирусов к саморепликации. В отличие от бактерий ретровирусы используют в качестве праймеров транспортные РНК, закодированные в клетке-хозяине.

Процесс обратной транскрипции

Обратная транскриптаза создает одноцепочечную ДНК из матрицы РНК. Вирусы, у которых отсутствует обратная транскриптаза, синтезируют свою ДНК благодаря кодируемой ДНК δ-полимеразе клетки-хозяина, которая ошибочно принимает вирусную РНК за инициатор и синтезирует двухцепочечную ДНК из-за сходства механизма элиминации праймирования, где вновь синтезированная ДНК вытесняет исходную матричную РНК.

Процесс обратной транскрипции очень подвержен ошибкам, и именно на этом этапе могут происходить мутации. Эти мутации могут вызывать лекарственную устойчивость.

Процесс обратной транскрипции в вирусе класса VI

Вирусы ssRNA-TR класса VI, также называемые ретровирусами , представляют собой РНК-вирусы с обратной транскрипцией с промежуточным ДНК. Его геном состоит из двух молекул одноцепочечной РНК положительного смысла с 5'-кэпом и 3'-полиаденилированным хвостом. Примерами ретровирусов являются вирус иммунодефицита человека ( "ВИЧ" ) и Т-лимфотропный вирус человека ( "HTLV" ). Происходит в цитозоле . [ 2 ] Создание двухцепочечной ДНК происходит в несколько этапов:

Создание двойной спирали ДНК также включает перенос цепи , при котором происходит транслокация короткого ДНК-продукта начального ДНК-зависимого синтеза РНК в акцепторные матричные области на другом конце генома, которые затем достигаются и обрабатываются обратной транскриптазой для их преобразования. ДНК-зависимая активность ДНК. [ 4 ]

Ретровирусная РНК расположена от 5' к 3'-концу. Праймер отжигается вирусной РНК в месте связывания праймера (PBS). 5'-конец РНК называется U5, а 3'-конец РНК называется лидером. Первая образовавшаяся тРНК состояла из 14-22 нуклеотидов и образует дуплекс с парой оснований с вирусной РНК в PBS. Для PBS необычно располагаться вблизи 5'-конца вирусной РНК, потому что обратная транскриптаза синтезирует ДНК с 3'-конца цепи в направлении от 5' к 3'. Следовательно, праймер и обратная транскриптаза должны быть перемещены на 3'-конец вирусной РНК. Для осуществления этой замены существует множество мер и необходимы различные ферменты, такие как ДНК-полимераза, рибонуклеаза Н (РНКаза Н) и простые полинуклеотиды. [ 5 ]

Обратная транскриптаза ВИЧ также обладает рибонуклеазной активностью , то есть расщепляет вирусную РНК в процессе синтеза ДНК, а также ДНК-зависимой ДНК-полимеразной активностью, которая копирует смысловую цепь кДНК в антисмысловую ДНК с образованием двойной спирали промежуточной вирусной ДНК. вДНК). [ 6 ]

у эукариот

Самовоспроизводящиеся участки эукариотического генома , известные как ретротранспозоны, используют обратную транскриптазу для перемещения из одного положения в геноме в другое через промежуточную РНК. Их много в геномах растений и животных. Теломераза — еще одна обратная транскриптаза эукариот, в том числе человека, несущая собственную матрицу РНК , используемую для репликации ДНК . [ 7 ]

У прокариот

Обратные транскриптазы также обнаружены в РНК MSR бактерий Retron, различных последовательностях, которые кодируют обратную транскриптазу, и используются в синтезе мДНК. Для начала синтеза ДНК необходим праймер. У бактерий праймер синтезируется во время репликации. [ 8 ]

Структура

Обратные транскриптазы представляют собой гетеродимеры , включающие РНК-зависимую ДНК-полимеразу и ДНК-зависимую ДНК-полимеразу, которые совместно осуществляют транскрипцию. В дополнение к транскрипционной функции ретровирусные обратные транскриптазы имеют домен, принадлежащий к семейству РНКаз H , который жизненно важен для их репликации.

Точность репликации

В течение жизненного цикла ретровируса существует три различных системы репликации. Сначала обратная транскриптаза синтезирует вирусную ДНК из вирусной РНК, а затем из вновь созданной комплементарной цепи ДНК. Второй процесс клеточной репликации происходит, когда ДНК-полимераза клетки-хозяина реплицирует интегрированную вирусную ДНК. Наконец, РНК-полимераза II транскрибирует провирусную ДНК в РНК, которая помещается в вирионы. Следовательно, мутация может происходить во время одного или всех этих этапов репликации. [ 9 ]

Обратная транскриптаза имеет высокую частоту ошибок при транскрипции РНК в ДНК, потому что, в отличие от ДНК-полимераз, она не способна исправлять ошибки. Эта высокая частота ошибок позволяет мутациям накапливаться с ускоренной скоростью по сравнению с правильными формами репликации. Коммерчески доступная обратная транскриптаза, производимая Promega, имеет частоту ошибок в диапазоне 1 на 17 000 оснований для AMV и 1 на 30 000 оснований для M-MLV. [ 10 ]

Приложения

Молекулярная структура зидовудина (AZT), препарата, используемого для ингибирования обратной транскриптазы вируса иммунодефицита человека ВИЧ .

противовирусные препараты

Поскольку ВИЧ использует обратную транскриптазу для копирования своего генетического материала и создания новых вирусов (часть круга пролиферации ретровирусов), были разработаны специальные лекарства, чтобы прервать этот процесс и, таким образом, подавить его рост. В совокупности эти препараты известны как ингибиторы обратной транскриптазы и включают нуклеозиды и аналоги нуклеозидов зидовудин (торговое название ретровира), ламивудин (эпивир) и тенофовир (виреад), а также ненуклеозидные ингибиторы, такие как невирапин (вирамун) . .

Молекулярная биология

Обратная транскриптаза обычно используется в исследованиях для применения метода полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией (RT-PCR). Классический метод ПЦР можно применять только к цепям ДНК , но с помощью обратной транскриптазы РНК можно транскрибировать в ДНК, что делает возможным ПЦР -анализ молекул РНК. Обратная транскриптаза также используется для создания библиотек кДНК мРНК. Коммерческая доступность обратной транскриптазы значительно улучшила знания в области молекулярной биологии, поскольку наряду с другими ферментами она позволила ученым клонировать, секвенировать и характеризовать ДНК.

История

Идея обратной транскрипции изначально была крайне непопулярна, поскольку противоречила центральной догме молекулярной биологии , которая гласит, что ДНК транскрибируется в РНК, которая транслируется в белок. Однако в 1970 году, когда ученые Ховард Темин и Дэвид Балтимор независимо друг от друга открыли фермент, ответственный за обратную транскрипцию, называемый обратной транскриптазой, возможность того, что генетическая информация может передаваться таким образом, была окончательно признана.

Транскрипция – в вирусологии этот термин обозначает процессы синтеза комплементарных (пространственно-взаимодополняющих) геному РНК (рибонуклеиновых кислот), обладающих информационными функциями (иРНК). Иными словами. транскрипция в данном случае – это переписывание информации с ДНК на РНК и образование иРНК (РНК с информационной функцией) [3] [1] .

Совокупность процессов транскрипции является одним из основных этапов в системе синтеза компонентов вируса в общей структуре репродукции вируса [2] .

Отсутствие транскрипции

Наличие транскрипции в процессах репродукции вируса зависит от типа генома вириона. Она присутствует у ДНК-содержащих вирусов, РНК-содержащих вирусов с негативным геномом (минус-РНК), РНК-содержащих ретровирусов [3] .

Процессы транскрипции в реализации генетической информации отсутствуют у вирусов, содержащих плюс-РНК, поскольку в этом случае функции иРНК выполняет вирусная нуклеиновая кислота. В том числе отсутствие транскрипции отмечается и у вирусов, содержащих геном, состоящий из комплементарных друг другу плюс-РНК и минус-РНК. В этом случае функции иРНК берет на себя плюс-РНК нить [1] .

Ферменты, запускающие транскрипцию

Процессы транскрипции запускаются при помощи определенных ферментов [3] [1] .

Вирусы, содержащие негативный РНК-геном (минус-РНК), необходимую для транскрипции РНК-зависимую РНК-полимеразу привносят в составе фрагментов капсидов, поскольку при заражении клеток минус-РНК геномные вирусы полностью не раздеваются [3] [1] .

У вирусов с ДНК-геномами транскрипция осуществляется с помощью ДНК-зависимой РНК-полимеразы. Она отражает нуклеотидную последовательность ДНК в нуклеотидной последовательности иРНК. Для этого часто используется фрагмент клетки-хозяина [3] [1] .

Обратная транскрипция

Обратная транскрипция – это синтез ДНК на матрице РНК. Открытие этого процесса явилось значительной поправкой в центральную догму молекулярной биологии об одно направленности движения генетической информации от ДНК к белку. (ДНК→РНК →белок) [1] .

К обратной транскрипции способны:

вирусы – возбудители злокачественных новообразований;
вирус иммунодифицита человека (ВИЧ) [1] .

Эти вирусы объединяют в группу ретровирусы. Их геном представляет собой однонитевую плюс-РНК и кодирует фермент ревертазу (обратная транскриптаза). Последняя, обладает свойствами РНК-зависимой и ДНК-зависимой ДНК-полимеразы [1] .

Ревертаза транскрибирует плюс-РНК вирусов, копируя ее сначала в однонитевую минус-ДНК, а затем в двухнитевую ДНК (кДНК) [1] .

Отмечена важная особенность транскрипта кДНК – это возможность его превращения в провирус, то есть формирование способности встраиваться в хромосому клетки [1] .

Интеграция провируса (вирусной ДНК) – это уникальное событие в жизни ретровирусов абсолютно необходимое для их последующей репликации в зараженных клетках [1] .

Читайте также: