[转载]对逆转录酶的了解

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分类: 高中生物学教学 |
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试题出现的疑问:有一试题认为逆转录的过程不需要DNA聚合酶,但也有资料认为RNA通过逆转录形成DNA单链,然后通过DNA聚合酶催化形成DNA双链。要解决这个问题就要对逆转录酶进行深入的了解。
研究的结果:不需要DNA聚合酶,因为逆转录酶有DNA聚合酶活性。
一、逆转录酶的发现
在1970时,当科学家霍华德·马丁·特明和戴维·巴尔的摩两人各自都从酵素中发现反转录的反应,将此命名为逆转录酶,此种反转录的机制才被当时的主流接受。
逆转录酶首先是由霍华德·马丁·特明在劳氏肉瘤病毒中发现的,并且1970在麻省理工学院由戴维·巴尔的摩独立从两种RNA肿瘤病毒:R-MLV以及再一次劳氏肉瘤病毒中分离出来。由于这些成就,两人在1975年共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。
后来发现,逆转录酶不仅存在于某些RNA病毒,也存在于哺乳动物的胚胎细胞和正在分裂的淋巴细胞。
二、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。
三、逆转录酶的生理功能
逆转录过程由逆转录酶催化,该酶也称依赖RNA的DNA聚合酶,即以RNA为模板催化DNA链的合成。合成的DNA链称为与RNA互补DNA(
大多数逆转录酶都具有多种酶活性,主要包括以下三种活性。
1.DNA聚合酶活性
以RNA为模板,催化dNTP聚合成DNA的过程。此酶需要RNA为引物,多为赖氨酸的tRNA,在引物tRNA 3'-末端以5'→3'方向合成DNA。
2.RNase H活性(RNA酶)
由反转录酶催化合成的cDNA与模板RNA形成的杂交分子,将由RNase H从RNA 5'端水解掉RNA分子。
3.DNA指导的DNA聚合酶活性
以反转录合成的第一条DNA单链为模板,以dNTP为底物,再合成第二条DNA分子。
除此之外,有些逆转录酶还有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。
四、研究意义
逆转录酶的发现对于遗传工程技术起了很大的推动作用,它已成为一种重要的工具酶。用组织细胞提取mRNA并以它为模板,在逆转录酶的作用下,合成出互补的cDNA,由此可构建出cDNA文库,从中筛选特异的目的基因,这是在基因工程技术中最常用的获得目的基因的方法。