Revers transkriptas

Kurs: Basvetenskap 6

Vad är det?

• Revers transkriptas (RT), omvänt transkriptas, är ett RNA-beroende DNA-polymeras som syntetiserar DNA med RNA som mall — motsatt riktning mot den “centrala dogmens” normala informationsflöde.
• Upptäckten (Temin och Baltimore, 1970; Nobelpriset 1975) omkullkastade dogmen att information bara går DNA → RNA → protein.
• Kodas av pol-genen hos Retrovirus och finns även i Hepadnavirus (Hepatit B-virus), i Telomeras (som är ett cellulärt RT) och i retrotransposoner.

Enzymets tre aktiviteter

• RNA-beroende DNA-polymeras — bygger den första DNA-strängen (minus-sträng) från virusets RNA.
• RNas H-aktivitet — bryter ned RNA-strängen i det bildade RNA-DNA-hybridet.
• DNA-beroende DNA-polymeras — syntetiserar den komplementära andra DNA-strängen → dubbelsträngat provirus-DNA.
• Använder en cellulär tRNA-molekyl som primer (hos HIV: tRNA-Lys3).

Klinisk betydelse: felfrekvensen

• RT saknar 3’→5’ exonukleas (“proofreading”) → felfrekvens ca 1 fel per 10^4 nukleotider, vilket motsvarar ungefär ett fel per genom och replikationscykel hos HIV.
• Detta, tillsammans med ca 10^10 nya virioner per dygn, skapar en kvasispeciespopulation — alla möjliga enkelmutationer finns redan i patienten före behandling.
• Konsekvenser: snabb Resistensutveckling vid monoterapi, antigenvariation som försvårar vaccinutveckling, och kravet på Kombinationsbehandling (ART) med minst tre läkemedel riktade mot ≥2 mekanismer.

Läkemedel som hämmar RT

• NRTI (nukleosid-/nukleotidanaloger): Zidovudin, Lamivudin, Emtricitabin, Abakavir, Tenofovir. Fosforyleras intracellulärt till trifosfat, byggs in i DNA-kedjan och verkar som kedjeterminatorer (saknar 3’-OH).
• NNRTI (icke-nukleosidhämmare): Efavirenz, Nevirapin, Rilpivirin, Doravirin. Binder allosteriskt i en hydrofob ficka nära aktiva sätet och låser enzymets konformation. Verkar endast på HIV-1, inte HIV-2.
• Hepatit B-virus behandlas med samma principer: Entekavir, Tenofovir, Lamivudin.
• Vanliga resistensmutationer: M184V (mot Lamivudin/Emtricitabin), K65R (mot Tenofovir), TAM:s/K103N (mot NNRTI).

Biotekniskt bruk

• RT-PCR och kvantitativ RT-qPCR — grunden för att mäta virusmängd (viral load), för SARS-CoV-2-diagnostik och för genuttrycksanalys.
• Framställning av cDNA-bibliotek från mRNA (utan introner) för rekombinant proteinproduktion.
• Telomeras är ett cellulärt revers transkriptas (TERT) som förlänger telomerer och återaktiveras i de flesta cancerformer.

Klinisk pärla

M184V-mutationen ger fullständig resistens mot Lamivudin/Emtricitabin men minskar samtidigt virusets replikationsförmåga (fitness) och återställer känsligheten för Zidovudin och Tenofovir. Därför behåller man ofta lamivudin i regimen även efter påvisad M184V — ett elegant exempel på att resistens kan ha ett pris för viruset.

Tenta-fokus

Revers transkriptas saknar korrekturläsning — det är detta enda faktum som förklarar HIV:s antigenvariabilitet, den snabba resistensutvecklingen, varför monoterapi alltid misslyckas och varför det ännu inte finns något HIV-vaccin. Kunna även de tre enzymaktiviteterna (RNA-beroende polymeras, RNas H, DNA-beroende polymeras).

Kopplingar

• HIV — prototypen för retroviral replikation.
• Retrovirus — virusfamiljen som definieras av RT och integras.
• Hepatit B-virus — DNA-virus som ändå replikerar via ett RNA-intermediat och RT.
• cccDNA — HBV:s persisterande form som bildas av RT-genererat relaxerat cirkulärt DNA.
• Lamivudin och Entekavir — nukleosidanaloger som hämmar RT.
• Telomeras — cellulärt revers transkriptas med central roll i cancerbiologi.