Enzyme sao chép ngược

Enzyme sao chép ngược, còn được gọi là DNA polymerase hướng RNA, một enzyme được mã hóa từ vật liệu di truyền của retrovirus xúc tác quá trình phiên mã của retrovirus RNA (axit ribonucleic) thành DNA (axit deoxyribonucleic). Phiên mã được xúc tác này là quá trình ngược của quá trình sao chép DNA bình thường của tế bào thành RNA, do đó có tên là phiên mã ngược và retrovirus. Enzyme đảo ngược là trung tâm của bản chất truyền nhiễm của retrovirus, một số trong đó gây bệnh ở người, bao gồm cả virus gây suy giảm miễn dịch ở người (HIV), gây ra hội chứng suy giảm miễn dịch mắc phải (AIDS) và virus lympho tế bào T ở người I (HTLV-I), trong đó gây ra bệnh bạch cầu. Reverse transcriptase cũng là một thành phần cơ bản của công nghệ phòng thí nghiệm được gọi là phản ứng sao chép chuỗi polymerase ngược (RT-PCR), một công cụ mạnh mẽ được sử dụng trong nghiên cứu và chẩn đoán các bệnh như ung thư.

Retrovirus bao gồm bộ gen RNA chứa trong vỏ protein được bao bọc trong lớp vỏ lipid. Bộ gen retrovirus thường được tạo thành từ ba gen: gen kháng nguyên đặc hiệu nhóm (gag), gen polymerase (pol) và gen vỏ (env). Gen pol mã hóa ba loại enzyme protease, transcriptase ngược và integrase, chất xúc tác cho các bước của nhiễm retrovirus. Khi một retrovirus ở trong một tế bào chủ (một quá trình được trung gian bởi protease), nó sẽ chiếm lấy bộ máy phiên mã di truyền của vật chủ để tạo ra một provirus DNA. Quá trình này, quá trình chuyển đổi RNA retrovirus thành DNA provirus, được xúc tác bởi enzyme sao chép ngược và cần thiết để đưa DNA provirus vào DNA chủ của máy chủ, một bước được khởi tạo bởi enzyme integrase.

Quan sát retrovirus sớm

Trong nhiều năm, đã tồn tại một mô hình trong sinh học phân tử được gọi là giáo điều trung tâm. Điều này khẳng định rằng DNA lần đầu tiên được phiên mã thành RNA, RNA được dịch thành các axit amin và các axit amin tập hợp thành chuỗi dài, được gọi là polypeptide, tạo nên protein, đơn vị chức năng của sự sống tế bào. Tuy nhiên, trong khi giáo điều trung tâm này là đúng, cũng như nhiều mô hình sinh học, các ngoại lệ quan trọng có thể được tìm thấy.

Quan sát quan trọng đầu tiên phản đối giáo điều trung tâm xuất hiện vào đầu thế kỷ 20. Hai nhà nghiên cứu người Đan Mạch, Vilmus Ellerman và Oluf Bang, đã có thể truyền bệnh bạch cầu cho sáu con gà liên tiếp bằng cách lây nhiễm cho động vật đầu tiên một tác nhân có thể lọc (hiện được gọi là virus) và sau đó lây nhiễm cho mỗi con vật sau đó bằng máu của con chim trước đó. Vào thời điểm đó, chỉ có khối u ác tính sờ thấy được là ung thư. Do đó, quan sát này không liên quan đến bệnh ác tính do virus gây ra vì bệnh bạch cầu không được biết đến là một bệnh ung thư. (Vào thời điểm đó, bệnh bạch cầu được cho là kết quả của một số cách nhiễm vi khuẩn.)

Năm 1911, nhà nghiên cứu bệnh học người Mỹ Peyton Rous, làm việc tại Viện nghiên cứu y học Rockefeller (nay là Đại học Rockefeller), đã báo cáo rằng những con gà khỏe mạnh đã phát triển sarcomas ác tính (ung thư mô liên kết) khi bị nhiễm tế bào khối u từ những con gà khác. Rous đã điều tra các tế bào khối u hơn nữa và từ đó, anh ta đã phân lập được một loại virus, sau này được đặt tên là Rous sarcoma virus (RSV). Tuy nhiên, khái niệm về ung thư truyền nhiễm đã thu hút được rất ít sự ủng hộ và không thể phân lập được virus khỏi các bệnh ung thư khác, Rous đã từ bỏ công việc này vào năm 1915 và không quay trở lại cho đến năm 1934. Sau đó, nhiều thập kỷ sau đó đã phát hiện ra ý nghĩa của những khám phá của ông. Hơn 55 năm sau thí nghiệm đầu tiên của ông, ở tuổi 87, 21 Rous đã được trao giải thưởng Nobel về sinh lý học hoặc y học vì phát hiện ra virus gây khối u.