Reverse Transkriptase

  Reverse Transkriptasen (RT) (auch RNA-abhängige DNA-Polymerasen) sind Enzyme, die die Umschreibung von RNA in DNA katalysieren.

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Die reverse Transkriptase wurde 1970 unabhängig von Howard Temin und David Baltimore erstmals beschrieben. Im Jahr 1975 erhielten sie für diese Entdeckung zusammen mit Renato Dulbecco den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin. Die Bezeichnung „revers“ beschreibt dabei die spezielle Eigenschaft des Enzyms, den eigentlichen Transkriptionprozess von der DNA zur RNA umzukehren. Mit der Entdeckung dieses Enzyms wurde das bis dahin geltende „Dogma der Molekularbiologie“, dass nämlich der Informationsfluss immer nur in der Richtung DNA → RNA → Protein verläuft und nie umgekehrt, gekippt.

Die RT schreibt einzelsträngige RNA in doppelsträngige DNA um. Dazu synthetisiert sie zunächst einen RNA-DNA-Hybridstrang mittels einer RNA-abhängigen DNA-Polymerase-Aktivität. Für den folgenden Abbau des RNA-Anteils ist ein eigener Abschnitt des Proteins zuständig, der RNase-H-Anteil. Es folgt die Vervollstängigung des einzelsträngigen DNA-Stranges zum doppelsträngigen durch DNA-abängige DNA-Polymeraseaktivität.

Die reverse Transkriptase wurde zuerst in Retroviren (z. B. HIV, HTLV, SIV) entdeckt. Diese RNA-Viren verwenden die RT, um ihr Genom in DNA umzuschreiben. Die RT erfüllt damit eine entscheidende Funktion bei der Vermehrung des Virus. Daneben enthalten auch bestimmte DNA-Viren wie die Hepadnaviren (z. B. der Erreger der Hepatitis B (HBV), oder die bei Pflanzen auftretenden Caulimoviren eine RT.

Von ehemaligen, mutierten Retroviren stammen auch die Klasse-I-Transposons, auch Retroelemente genannt, ab. Diese benötigen für ihre Replikation eine RT. Diese wird entweder von ihnen selbst kodiert (autonome LINEs und LTR-Retrotransposons) oder muss zur Verfügung gestellt werden (z. B. bei SINEs).

Eine reverse Transkriptase ist ebenfalls Bestandteil der Telomerase von Eukaryoten, wo sie die im Zuge einer Replikation verkürzte Telomere wieder auf die ursprüngliche Länge erweitert. Die genauere Bezeichnung ist Telomerase Reverse Transkriptase (TERT), wie z. B. für die humane Telomerase Reverse Transkriptase (hTERT).

Die Fehlerhäufigkeit der viralen reversen Transkriptase liegt aufgrund einer fehlenden Korrekturaktivität bei 1:10³ bis 1:10⁴, was eine sehr hohe Mutationsrate zur Folge hat und die Bekämpfung von z. B. HIV sehr schwer macht. Eine Hemmung ist durch verschiedene Medikamente (NNRTI, NRTI) möglich, daher ist die reverse Transkriptase ein Ziel der AIDS-Kombinationstherapie. Die ersten Medikamente gegen AIDS wirkten über diesen Mechanismus.

Aktuell werden reverse Transkriptasen insbesondere in der Gentechnologie und in der molekularen Diagnostik benutzt, beispielsweise bei der RT-PCR oder um eine cDNA-Bank zu erstellen.