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法律研究什么是逆转录以及逆转录酶的作用
简介
分子生物学的中心法则阐述了遗传信息的利用。第一个过程是复制，即复制亲本 DNA 以形成具有相同核苷酸序列的子代 DNA 分子。第二个过程是转录，即 DNA 中存在的遗传信息被复制到 RNA 中的过程。第三个过程涉及将 RNA 上的信息翻译成核糖体中具有特定氨基酸的多肽链。
在所有这些过程中，病毒中还会发生另一种过程，其中遗传物质是 RNA，在这种生物体中，通过一种称为逆转录酶的酶，从模板 RNA 形成互补 DNA (cDNA)。
逆转录过程的步骤
病毒中逆转录的过程涉及以下步骤：
首先，细胞特异性的转移 RNA 充当引物并与病毒基因组的互补部分退火，这部分称为引物结合位点 (PBS)。
在下一步中，互补 DNA 结合到一个非编码区域，该区域称为 U5 区域，同时结合到 RNA 分子两端都出现的直接重复序列，该区域称为 R 区域。
RNase H 是逆转录酶上发现的一个结构域，它有助于 RNA 的降解和随后去除 5' U5 和 R 区域。
一旦 U5 和 R 区域降解，引物就会跳到病毒 RNA 的 3' 端，现在是新合成的 cDNA。
在下一步中，互补 DNA 第一链的延伸发生，并且 RNase H 会降解 RNA。
第二链的引物结合位点与第一链的引物结合位点在互补序列处发生杂交。
整合酶将延伸的链整合到宿主基因组中。由产生的 DNA 双链体引起各种感染过程，如细胞裂解和整合到宿主基因组中或保持休眠状态。
逆转录酶
大多数引起动物和其他生物体感染的病毒都含有 RNA 依赖性 DNA 聚合酶，也称为逆转录酶。
逆转录酶的结构
逆转录酶由两个亚基 α 和 β 组成，因此它是异二聚体，其中 α 亚基的分子量为 65kDa，β 亚基的分子量为 90kDa。
就像 Klenow 片段结构一样，α 亚基具有三个组分，即指、掌和拇指。
与 DNA 和 RNA 聚合酶一样，逆转录酶有助于以 5' 到 3' 的方向合成多核苷酸链。此处，tRNA 充当从宿主细胞中由病毒捕获的引物。
DNA 合成从 tRNA 的 3' 端开始，与病毒模板配对，并且该模板的游离 3'OH 结合脱氧核苷酸。
逆转录酶的作用方式
逆转录酶催化三种不同的反应
RNA 依赖性 DNA 合成
RNA 降解
DNA 依赖性 DNA 合成
与许多 DNA 和 RNA 聚合酶一样，逆转录酶含有 Zn2+。每种转录酶对自身病毒的 RNA 最为活跃，但每种转录酶都可以在实验中用于制造与各种 RNA 互补的 DNA。
DNA 和 RNA 合成以及 RNA 降解活性在蛋白质上使用不同的活性位点。
为了开始 DNA 合成，逆转录酶需要一个引物，即在早期感染期间获得并在病毒颗粒中携带的细胞 tRNA。
病毒 RNA 中的互补序列在其 3' 端与 tRNA 碱基配对，就像 DNA 和 RNA 聚合酶一样，新链以 5' 到 3' 的方向合成。
与 RNA 聚合酶一样，逆转录酶不具有 5' 到 3' 校对外切核酸酶活性。
这些酶的错误率在添加的每 20,000 个核苷酸中约为 1 个，这在 DNA 复制中非常不寻常，并且是复制 RNA 病毒基因组的大多数酶的一个特殊特征。
其结果是较高的突变率和更快的病毒进化速度，这是导致新的致病逆转录病毒菌株频繁出现的一个因素。
逆转录酶的其他重要功能
它已成为研究 DNA RNA 关系和克隆技术的重要试剂。
它们使合成与 mRNA 模板互补的 DNA 成为可能，并且以这种方式制备的合成 DNA（称为互补 DNA）可用于克隆细胞基因。
对 HIV 逆转录酶的研究已被用于开发针对该病毒的酶抑制剂药物。
逆转录病毒在最近癌症分子理解的进步中发挥了重要作用。
结论
RNA 依赖性 DNA 聚合酶，也称为逆转录酶，最初是在逆转录病毒中发现的，逆转录病毒必须将其 RNA 基因组转化为双链 DNA 作为其生命周期的一部分。
尽管 RNA 世界仍然是一个假设，还有许多空白有待解释，但实验证据支持其关键要素的不断增长的列表，并且我们可以通过进一步的实验来提高我们的理解。解开谜团的重要线索将在活细胞甚至其他行星上基本化学反应的工作原理中找到。
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