Kas ir reversā transkriptāze?

Reversā transkriptāze ir enzīma veids, kas atrodams vīrusu klasē, ko sauc par retrovīrusiem, kas ietver HIV, B hepatīta vīrusu un dažus vēzi izraisošus vīrusus. Retrovīrusu ģenētiskais kods ir RNS, nevis DNS, un tie spēj paveikt kaut ko tādu, ko vairums citu šūnu nespēj – tie var veikt apgriezto transkripcijas procesu. Citiem vārdiem sakot, viņi var izveidot DNS no RNS. Reversā transkriptāze, kā norāda nosaukums, ir iesaistīta šajā procesā.

Lielākajā daļā šūnu DNS satur ģenētisko informāciju. Transkripcijas laikā DNS molekulas tiek kodētas RNS molekulās. Šīs RNS molekulas pēc tam tiek izmantotas šūnas citoplazmā, lai radītu proteīnus translācijas procesā. Olbaltumvielas nosaka, kādas darbības šūnas veic, jo tās veido fermentus un šādas molekulas.

Visi vīrusi ir parazīti, kas dzīvo no savām saimniekšūnām. Lielākā daļa sastāv tikai no to ģenētiskā koda, savukārt daži satur arī fermentu, piemēram, retrovīrusus un reverso transkriptāzi. Lai vairotos, vīrusiem ir jāinficē saimnieks un pēc tam jāizmanto saimnieka šūnas, lai nodotu tālāk savus gēnus. Ir vairāki dažādi veidi, kā vīrusi var vairoties, tostarp retrovīrusu izmantotā reversā transkriptāze.

Kad retrovīrusi inficē saimniekorganismu, tie bieži pilnībā nonāk saimniekšūnā un zaudē savu aizsargapvalku. Nokļūstot saimniekšūnā, reversā transkriptāze veic reversās transkripcijas procesu, veidojot vīrusa RNS hromosomas DNS kopiju. Šo DNS sauc par cDNS, jo tā ir RNS komplementāra DNS virkne.

Kad cDNS ir izveidota, kopija tiek integrēta saimniekšūnas DNS. Bieži vien cDNS un tajā esošie gēni kļūst par pastāvīgu saimnieka DNS papildinājumu. Tagad cDNS kopē un transkribē un tulko kopā ar pārējo DNS, izmantojot saimniekšūnas enzīmus regulāras DNS replikācijas, transkripcijas un translācijas laikā. Tādā veidā vīruss spēj radīt turpmākas sevis un sava enzīma kopijas, kuras pēc tam tiek izmestas no šūnas un var tālāk iebrukt citās šūnās.

Reversā transkriptāze tika atklāta 1970. gadā, un kopš tā laika tai ir bijusi nozīmīga loma gēnu inženierijā. Šis enzīms ir izolēts no vīrusu šūnām un pēc tam izmantots, lai iegūtu DNS kopijas no dažādām šūnām. Viens piemērs tam, kā ir izmantota reversā transkriptāze, ir DNS, kas kodē noteiktu proteīnu noteiktā orgānā, dublēšana – viens no šādiem piemēriem ir insulīns.

Diabētiķiem injekcijām bija jāizmanto zirgu vai cūku insulīns. Līdz ar gēnu inženierijas parādīšanos tagad var ražot cilvēka insulīnu. Pirmkārt, messenger RNS jeb mRNS, kas satur insulīna ražošanas instrukcijas, tiek izolēta no aizkuņģa dziedzera šūnām, kas ražo insulīnu. Reversā transkriptāze tiek pievienota mRNS, lai tā varētu radīt DNS kopijas jeb cDNS. Tagad cDNS satur insulīna ražošanas gēnus, un to var izmantot, lai ražotu lielus daudzumus lietošanai tiem, kam tas ir nepieciešams.