很多人认为,逆转录酶是逆转录病毒特有的一类酶,在其他生物体内是不含有逆转录酶的。首先,逆转录病毒中确实含有逆转录酶,这类酶在该类病毒的生命周期中是不可替代的。
1.1第一个发现的逆转录酶
20世纪60年代,H.Temin在前人研究鸡肉瘤病毒(ASV)复制和转化癌细胞实验的基础上提出前病毒学说,并推测存在逆转录酶,随后他与Baltimore 分别从 ASV 和小鼠白血病病毒(MLV)中发现了这种逆转录酶。
1.2人体内的逆转录酶
人的遗传物质是DNA,貌似不需要发生逆转录过程,那么人体内是否就不存在逆转录酶呢?第一个要提到的在人体内具有逆转录活性的酶是端粒酶。由于细胞中DNA复制需要 RNA作为引物等原因,线状DNA分子每复制一次两端会相应缩短。端粒酶是一种含有RNA序列的核糖核蛋白,随着DNA复制次数增加而造成端粒缩短到一定程度时,端粒酶就利用自身RNA中的一段重复序列作为模板,逆转录合成端粒DNA重复序列,表现出逆转录酶活性。人类端粒酶RNA序列在1995年被成功克隆。当然,端粒酶和病毒中的逆转录酶在结构和性质上都存在着许多差异。Chandramouly等2021年发表在Science Advances上的一篇文章阐释了他们关于人类聚合酶 θ(Pol θ)的最新研究,该研究发现聚合酶 θ 同样表现出逆转录酶活性。该酶是高等真核生物中一种独特的 DNA 聚合酶解旋酶融合蛋白,其催化以 RNA 为模板的 DNA 修复。由此看来,人体内也是存在逆转录酶的,或者说也有酶能表现出逆转录酶的活性。
1.3逆转录的简单过程
逆转录酶的作用是以dNTP为底物,以RNA为模板,tRNA(主要是色氨酸tRNA)为引物,在tRNA3'-末端上,按5'→3'方向,合成一条与RNA模板互补的cDNA单链,它与RNA模板形成RNA-cDNA杂交体。
随后又在逆转录酶的作用下,水解掉RNA链,再以cDNA为模板合成第二条DNA链。至此,完成由RNA指导的DNA合成过程。