La biologia moderna sorprèn amb la singularitat i l'escala dels seus descobriments. Avui dia, aquesta ciència estudia la majoria dels processos que s'amaguen als nostres ulls. Això és notable per a la biologia molecular, una de les àrees prometedores que ajuda a desentranyar els misteris més complexos de la matèria viva.
Què és la transcripció inversa
La transcripció inversa (RT per abreujar) és un procés específic característic de la majoria de virus d'ARN. La seva característica principal és la síntesi d'una molècula d'ADN de doble cadena basada en ARN missatger.
OT no és característic dels bacteris ni dels organismes eucariotes. L'enzim principal, la reversetasa, té un paper clau en la síntesi d'ADN de doble cadena.
Historial de descobriments
La idea que una molècula d'àcid ribonucleic podria convertir-se en una plantilla per a la síntesi d'ADN es va considerar absurda fins als anys setanta. Aleshores, B altimore i Temin, treballant per separat l'un de l' altre, van descobrir gairebé simultàniament un nou enzim. L'anomenaven ADN polimerasa depenent de l'ARN, o transcriptasa inversa.
El descobriment d'aquest enzim va confirmar incondicionalment l'existència d'organismescapaç de transcripció inversa. Tots dos científics van rebre el Premi Nobel l'any 1975. Després d'un temps, Engelhardt va proposar un nom alternatiu per a la transcriptasa inversa: revertasa.
Per què l'OT contradiu el dogma central de la biologia molecular
El dogma central és el concepte de síntesi seqüencial de proteïnes en qualsevol cèl·lula viva. Aquest esquema es construeix a partir de tres components: ADN, ARN i proteïnes.
Segons el dogma central, l'ARN es pot sintetitzar exclusivament a la plantilla d'ADN, i només llavors l'ARN participa en la construcció de l'estructura primària de la proteïna.
Aquest dogma va ser acceptat oficialment a la comunitat científica abans del descobriment de la transcripció inversa. No és sorprenent que la idea de la síntesi inversa d'ADN a partir de l'ARN hagi estat rebutjada durant molt de temps pels científics. Només l'any 1970, juntament amb el descobriment de la reversetasa, es va acabar amb aquest problema, que es va reflectir en el concepte de síntesi de proteïnes.
Revertasa de retrovirus aviaris
El procés de transcripció inversa no està complet sense la participació de l'ADN polimerasa depenent de l'ARN. La revertasa del retrovirus aviar s'ha estudiat al màxim fins ara.
Només es poden trobar unes 40 molècules d'aquesta proteïna en un virió d'aquesta família de virus. La proteïna consta de dues subunitats que estan en igual nombre i fan tres funcions importants de reversease:
1) Síntesi d'una molècula d'ADN tant en una plantilla d'ARN monocatenària/de doble cadena com a base d'àcids desoxiribonucleics.
2) Activació de la RNasa H, la funció principal de la qual ésdivisió de la molècula d'ARN en el complex ARN-ADN.
3) Destrucció de seccions de molècules d'ADN per a la inserció al genoma eucariota.
Mecanisme OT
Els passos de transcripció inversa poden variar segons la família de virus, és a dir. sobre el tipus dels seus àcids nucleics.
Anem a considerar primer els virus que utilitzen la reversetasa. Aquí el procés d'OT es divideix en 3 passos:
1) Síntesi de la cadena d'ARN "-" a la plantilla "+" de la cadena d'ARN.
2) Destrucció de la cadena "+" d'ARN del complex ARN-ADN mitjançant l'enzim RNasa H.
3) Síntesi d'una molècula d'ADN de doble cadena a la plantilla "-" de la cadena d'ARN.
Aquest mètode de reproducció de virions és típic d'alguns virus oncogènics i del virus de la immunodeficiència humana (VIH).
Val la pena assenyalar que per a la síntesi de qualsevol àcid nucleic en una plantilla d'ARN, es necessita una llavor o un cebador. Un cebador és una seqüència curta de nucleòtids que és complementària de l'extrem 3' d'una molècula d'ARN (plantilla) i té un paper important a l'hora d'iniciar la síntesi.
Quan s'integren molècules d'ADN de doble cadena preparades d'origen viral al genoma eucariota, comença el mecanisme habitual de síntesi de proteïnes virions. Com a resultat, la cèl·lula "capturada" pel virus es converteix en una fàbrica de producció de virions, on es formen les proteïnes i les molècules d'ARN necessàries en grans quantitats.
Una altra forma de transcripció inversa es basa en l'acció de l'ARN sintetasa. Aquesta proteïna és activa en paramixovirus, rabdovirus, picornovirus. En aquest cas, no hi ha una tercera etapa d'OT: la formacióADN de doble cadena i, en canvi, es sintetitza una cadena d'ARN "+" a la plantilla de la cadena d'ARN "-" viral i viceversa.
La repetició d'aquests cicles condueix tant a la replicació del genoma del virus com a la formació d'ARNm capaç de síntesi de proteïnes en les condicions d'una cèl·lula eucariota infectada.
Importància biològica de la transcripció inversa
El procés d'OT té una importància cabdal en el cicle de vida de molts virus (principalment retrovirus com el VIH). L'ARN d'un virió que va atacar una cèl·lula eucariota es converteix en una plantilla per a la síntesi de la primera cadena d'ADN, sobre la qual no és difícil completar la segona cadena.
L'ADN de doble cadena obtingut del virus s'integra en el genoma eucariota, la qual cosa comporta l'activació dels processos de síntesi de proteïnes virions i l'aparició d'un gran nombre de les seves còpies a l'interior de la cèl·lula infectada. Aquesta és la missió principal de Revertase i OT en general per al virus.
La transcripció inversa també es pot produir en eucariotes en el context de retrotransposons, elements genètics mòbils que es poden transportar de manera independent d'una part del genoma a una altra. Aquests elements, segons els científics, van provocar l'evolució dels organismes vius.
El retrotransposó és un tram d'ADN eucariota que codifica diverses proteïnes. Un d'ells, la reversetasa, està directament implicat en la deslocalització d'aquesta retrotransporozona.
Ús de l'OT a la ciència
Des del moment en què la reversetasa es va aïllar en la seva forma pura, els biòlegs van adoptar el procés de transcripció inversa. L'estudi del mecanisme d'OT encara ajuda a llegir les seqüències de les proteïnes humanes més importants.
El fet és que el genoma dels eucariotes, inclosos nos altres, conté regions no informatives anomenades introns. Quan es llegeix una seqüència de nucleòtids d'aquest DNA i es forma un ARN monocatenari, aquest últim perd introns i codifica exclusivament per a proteïnes. Si l'ADN es sintetitza mitjançant la revertasa en una plantilla d'ARN, és fàcil seqüenciar-lo i esbrinar l'ordre dels nucleòtids.
L'àcid nucleic que s'ha format per la transcriptasa inversa s'anomena cDNA. Sovint s'utilitza en la reacció en cadena de la polimerasa (PCR) per augmentar artificialment el nombre de còpies de la còpia d'ADNc resultant. Aquest mètode s'utilitza no només en ciència, sinó també en medicina: els assistents de laboratori determinen la similitud d'aquest ADN amb els genomes de diversos bacteris o virus d'una biblioteca comuna. La síntesi de vectors i la seva introducció en bacteris és una de les àrees prometedores de la biologia. Si s'utilitza RT per formar l'ADN dels humans i altres organismes sense introns, aquestes molècules es poden introduir fàcilment al genoma bacterià. Així, aquests últims es converteixen en fàbriques per a la producció de substàncies necessàries per a una persona (per exemple, enzims).
