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逆转录酶的作用和在分子生物学中的应用

作者:分子生物学

RT-PCR/分子诊断常用酶

逆转录酶的作用和应用

➢逆转录酶在进化中的角色

俄勒冈州的瓦莱里安·多尔贾(ValerianDolja)认为,病毒由于其多样性,在细胞生命的发展中发挥了进化作用,其中,逆转录酶起着核心作用。


➢逆转录酶的结构

逆转录酶包括RNA依赖性DNA聚合酶和DNA依赖性DNA聚合酶,它们共同进行转录。除了转录功能外,逆转录病毒逆转录酶还具有属于RNase H家族的结构域,这对其复制至关重要。


➢逆转录酶的复制保真度

在逆转录病毒的生命周期中有三种不同的复制系统。

首先,逆转录酶从病毒RNA合成病毒DNA,然后从新制备的互补DNA链合成病毒DNA。

当宿主细胞DNA聚合酶复制整合的病毒DNA时,发生第二个复制过程。

最后,RNA聚合酶II将原病毒DNA转录成RNA,并将其包装成病毒粒子。

因此,突变可能发生在一个或所有这些复制步骤中。


因为与大多数其他DNA聚合酶不同,逆转录酶没有校对能力,它在将RNA转录成DNA时具有很高的错误率。相对于校对形式的复制,这种高错误率允许突变以更快的速度积累。


除了产生单核苷酸多态性外,逆转录酶还被证明参与转录本融合,外显子改组和产生人工反义转录本等过程。

据推测,逆转录酶的这种模板转换活性可能是在模式生物的基因组中发现数千个未标记转录物的原因之一。而逆转录酶的这种转换活性可以在体内完全证明。

➢逆转录酶的作用

逆转录酶有哪些用途

用逆转录酶制作抗病毒药物

由于艾滋病毒使用逆转录酶复制其遗传物质,并产生新病毒,(这是逆转录病毒增殖周期的一部分),因此,研究人员已经设计了特定的药物来破坏这一过程,从而抑制其生长。

总的来说,这些药物被称为逆转录酶抑制剂,包括核苷和核苷酸类似物齐多夫定(商品名Retrovir),拉米夫定(Epivir)和替诺福韦(Viread),以及非核苷抑制剂,如奈韦拉平(Viramune)。

➢逆转录酶在分子生物学中的应用

逆转录酶通常用于将聚合酶链反应技术应用于RNA的研究中,该技术称为逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)。经典的PCR技术只能应用于DNA链,但在逆转录酶的帮助下,RNA可以转录成DNA,从而使RNA分子的PCR分析成为可能。

在新冠病毒大爆发期间,逆转录酶也被大量应用新冠病毒的核酸检测产品,例如全球首款COVID-19核酸检测POCT Pluslife MiniDock就采用了Magigen的逆转录酶。

逆转录酶也用于从mRNA创建cDNA文库。逆转录酶的商业可用性极大地提高了分子生物学领域的知识,它与其他酶一起,使科学家能够克隆,测序和表征RNA。

逆转录酶也被用于胰岛素生产。通过将用于产生胰岛素的真核mRNA以及逆转录酶插入细菌中,可以将mRNA插入原核生物的基因组中。然后可以产生大量的胰岛素,从而避免了收获猪胰腺和其他此类传统来源的需要。直接将真核DNA插入细菌是不可行的,因为它携带内含子,因此无法使用细菌核糖体成功翻译。在mRNA产生过程中,在真核细胞中的加工去除了这些内含子以提供合适的模板。逆转录酶将编辑后的RNA转化回DNA,以便将其整合到基因组中。


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