反转录酶(Reverse transcriptase)是以RNA为模板指导三磷酸脱氧核苷酸合成互补DNA(cDNA)的酶。它是一种依赖 RNA 的 DNA 聚合酶,是反转录病毒特有的酶类。通过检测反转录酶活性指标可以监测生物制品中的反转录病毒污染。我们设计了针对模板噬菌体 MS2 RNA 的引物及探针,建立了实时荧光定量 PCR 方法来测定生物制品中反转录酶的活性,这一方法具有较高的应用价值。哺乳类 C 型病毒和鼠类 B 型病毒的反转录酶都是由一条多肽链构成;人端粒酶反转录酶基因转染许旺细胞 48 小时后,在 mRNA 和蛋白水平上均检测到明显表达;而鸟类 RNA 病毒的反转录酶则由两个亚基组成。真核生物中也分离出了具有不同结构的反转录酶,如端粒酶反转录酶(Telomerase reverse transcriptase,TERT)是端粒酶的重要活性部分。
介绍大多数反转录酶都具备多种酶活性,主要包括以下几种:
DNA 聚合酶活性:以 RNA 为模板,在催化 dNTP 聚合成 DNA 的过程中需要 RNA 引物(通常为色氨酸的 tRNA)。在引物的 3′-末端以 5′→3′ 方向合成 DNA。由于反转录酶不具备 3′→5′ 外切酶活性,因此其催化合成的 DNA 出错率较高。
RNase H 活性:此酶可将由 RNase H 从 RNA 5′ 端水解掉由反转录酶催化形成的 cDNA 和模板 RNA 形成的杂交分子中的 RNA 部分。
DNA 引导的 DNA 聚合酶活性:以逆转录合成的第一条 DNA 单链为模板,利用 dNTP 作为底物进一步合成第二条 DNA 分子。此外,某些反转录酶还具有 DNA 内切酶活性,这可能与病毒基因整合到宿主细胞染色体 DNA 中有关。
反转录酶的发现极大地推动了遗传工程技术的发展,并已成为一种重要的工具酶。通过从组织细胞中提取 mRNA 并以之为模板,在反转录酶的作用下可以合成互补的 DNA(cDNA),从而构建 cDNA 文库并从中筛选出特异的目的基因,这是在基因工程技术中最常用的方法。
图片端粒酶(Telomerase)是一种核糖核蛋白聚合酶,其功能是维持染色体末端 TTAGGG 重复序列的长度。它主要由 TERT 和 RNA 模板构成。在正常体细胞中由于端粒酶活性受到抑制,随着细胞分裂端粒逐渐缩短,使体细胞增殖受限;而在肿瘤细胞中由于端粒酶活性上调,导致端粒保持稳定,从而促进癌变。端粒对于维持细胞染色体的稳定性至关重要,任何原因造成的端粒过短均会增加基因不稳定的概率和恶性肿瘤的发生率。
进展随着对人端粒酶反转录酶、端粒及端粒酶结构、功能及其调控机制研究的不断深入,人们对 hTERT 在细胞永生化以及肿瘤细胞癌变进程中的作用有了新的认识。相信 hTERT 将在未来的肿瘤诊断和治疗中发挥更重要的作用。
参考文献