Reverst transkriptas
Kurs: Basvetenskap 6
| Typ | RNA-beroende DNA-polymeras (EC 2.7.7.49) |
| Förekomst | Retrovirus, Hepatit B-virus, Telomeras, retrotransposoner |
| Funktion | Skriver om RNA till cDNA — bryter centraldogmats riktning |
| Nyckelegenskap | Saknar 3’→5’ korrekturläsning → hög mutationsfrekvens |
| Klinisk relevans | Måltavla för NRTI och NNRTI; grund för RT-PCR |
Vad är det?
- Enzym som syntetiserar DNA med RNA som mall. Upptäckt 1970 av Baltimore och Temin — visade att genetisk information kan flöda RNA → DNA.
- Hos HIV är enzymet en heterodimer p66/p51, kodad av pol-genen och klyvd ur Gag-Pol-polyproteinet av HIV-proteas.
- Enzymet medför bland annat en central roll för Antiretroviral behandling.
Tre enzymaktiviteter
- RNA-beroende DNA-polymeras — syntetiserar minussträngat DNA från genomiskt RNA.
- RNas H — degraderar RNA-strängen i RNA:DNA-hybriden och frigör mall för plussträngssyntes.
- DNA-beroende DNA-polymeras — färdigställer dubbelsträngat provirus-DNA.
Reaktionsförlopp vid HIV
- Värdcellens tRNA-Lys3 binder primerbindningsstället och fungerar som primer.
- Minussträngat starkt-stopp-DNA bildas, RNas H klipper bort mallen, och strängen “hoppar” till andra genomänden (strand transfer).
- Polypurintrakten (PPT) står emot RNas H och tjänar som primer för plussträngen.
- Slutprodukt: linjärt dsDNA med LTR i båda ändar, som via Integras byggs in i värdgenomet som Provirus.
Mutationsbenägenhet
- Felfrekvens ca 1 fel per 10⁴–10⁵ nukleotider — HIV-genomet är ~10⁴ baser, alltså ungefär ett fel per replikationscykel.
- Ger Kvasispecies — en molnliknande population av varianter i varje patient.
- Kombinerat med hög replikationshastighet (10⁹–10¹⁰ virioner/dygn) uppstår resistens snabbt vid monoterapi. Detta är den farmakologiska grunden för kombinationsbehandling med minst tre preparat.
- Frekventa templathopp ger dessutom hög rekombinationsfrekvens mellan virusstammar.
Läkemedel som hämmar enzymet
| Klass | Mekanism | Exempel |
|---|---|---|
| NRTI | Nukleosidanalog, fosforyleras i cellen, saknar 3’-OH → kedjeterminering | Tenofovir, Emtricitabin, Abakavir, Lamivudin |
| NNRTI | Allosterisk bindning i hydrofob ficka nära aktiva sätet, låser enzymet | Efavirenz, Rilpivirin, Doravirin |
- Klassisk resistensmutation: M184V ger höggradig resistens mot lamivudin/emtricitabin men sänker samtidigt viral fitness och ökar känsligheten för tenofovir och zidovudin.
- K65R ger tenofovirresistens; TAM (thymidinanalogmutationer) uppträder vid zidovudinexponering.
- NNRTI har låg genetisk barriär — enstaka mutation (K103N, Y181C) räcker för klassresistens.
Biotekniskt bruk
- RT-PCR och qPCR för virusmängdsbestämning (HIV RNA, SARS-CoV-2) och genuttrycksanalys.
- cDNA-bibliotek, RNA-sekvensering, klonering av mRNA utan introner.
- Telomeras är ett cellulärt reverst transkriptas (TERT) som förlänger Telomerer med ett internt RNA-templat — reaktiveras i ca 90 % av maligna tumörer.
Klinisk pärla
Hepatit B-virus replikerar också via reverst transkriptas, vilket förklarar varför HIV-läkemedel som Tenofovir, Lamivudin och Entekavir är verksamma mot HBV. Screena därför alltid för HBV innan HIV-behandling startas — utsättning av ett aktivt preparat kan utlösa ett kraftigt hepatitskov.
Tenta-fokus
Frånvaron av 3’→5’-exonukleasaktivitet (korrekturläsning) är kärnan: den förklarar kvasispecies, snabb resistensutveckling, behovet av kombinationsbehandling och varför något HIV-vaccin ännu inte finns. Kom också ihåg att NRTI kräver intracellulär trifosforylering — de är prodrugs.