Mecanismo de transcriptasa inversa: 9 datos importantes

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La transcripción es el comienzo de la "expresión genética".

En este proceso, la información contenida en el "código genético de cuatro letras del ADN" se transfiere al código genético de tres letras del ARN ".

, podemos explicar la transcripción ya que hace una copia del ARN a partir del ADN, o la información genética se transfiere del ADN al ARN.

El proceso de transcripción involucra una enzima conocida como ARN polimerasa; esta enzima usa ADN como plantilla y facilita el enlace de nucleótidos para formar ARN (correspondiente y complementario a la secuencia de ADN molde).

El proceso de transcripción se completa en tres etapas.

Etapa 1: Iniciación

Etapa 2: alargamiento

Etapa 3: Terminación

Transcripción eucarióticajpg
Figura: Tres pasos básicos de transcripción (proceso de transferencia de información genética del ADN al ARN); Iniciación, alargamiento y terminación https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Eukaryotic_Transcription.png

En eucariotas, unas pocas etapas se conocen como modificaciones postraduccionales también ocurren en las que el ARN sufre modificaciones tales como:

Empalme

5 'de límite

Incorporación de cola Poly A

Nota importante: La transcripción se produce para cada gen presente en nuestro genoma por separado.

El ADN tiene genes enormes, cada gen codifica un gen. La transcripción consiste en copiar la información del gen que codifica la proteína en una transcripción de ARN.

Transcriptasa

Las transcriptasas son las enzimas que catalizan la síntesis de ARN a partir del ADN molde; este proceso se conoce como transcripción. Las transcriptasas inversas (RT) son las enzimas que catalizan la formación de ADNc (ADN complementario) a partir de la plantilla de ARN; este proceso se conoce como transcripción inversa.

Transcripción inversa

En el proceso de transcripción inversa, El ADN se sintetiza a partir de una plantilla de ARN (opuesto al proceso de transcripción, en el que el ARN se sintetiza a partir de la plantilla de ADN). El ADN producido en la transcripción inversa se conoce como ADN complementario (ADNc). La transcripción inversa la lleva a cabo una enzima conocida como transcriptasa inversa. 

Requisitos de la transcriptasa inversa:

           Plantilla de ARN

           Cebador corto (para unirse con el extremo 3 'del ARN)

El cebador corto se une a la región complementaria en el extremo 3 'y comienza la síntesis de ADN complementario. Este ADNc se utiliza en la PCR (reacción en cadena de la polimerasa) como ADN molde. A continuación, el ADNc se convierte en ADN de doble hebra mediante la acción de la ADN polimerasa y la ADN ligasa. Esta combinación de PCR y RT-PCR (una combinación de reacción en cadena de la polimerasa y transcripción inversa) permite detectar cantidades diminutas de ARN presentes en la muestra. La transcripción inversa se usa a menudo en la clonación para aumentar el número de copias. 

Transcripción inversa
Figura: Esquema de transcripción inversa, el RT se une al ssRNA y dirige la síntesis de cDNA que luego se convierte en dsDNA. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Reverse_transcription_polymerase_chain_reaction.jpg

A menudo se utilizan varios RT diseñados para aumentar la eficiencia de formación del producto. La RT diseñada asegura la copia completa del extremo 5 'del ARNm. Los RT termoestables también están diseñados para su uso a temperaturas más altas.

¿Qué transcriptasa inversa sintetiza?

La transcriptasa inversa facilita la síntesis de ADN del genoma del ARN viral. Este ADN recién formado se conoce como ADN complementario (ADNc). La RT está presente principalmente en virus que contienen genoma de ARN. El genoma de ARN que contiene virus se conoce como retrovirus.

¿Cuál es la función de la transcriptasa inversa?

La transcriptasa inversa es una ADN polimerasa dependiente de ARN (requiere ARN como plantilla para sintetizar el ADNc). El RT identifica y une el ARN para sintetizar ARN de pie único (ARNss). Después de sintetizar el ADNc, RT escinde el ARN y comienza a sintetizar ADN de doble hebra (ADNdc).   

La transcriptasa inversa tiene dos sitios activos (sitios activos) para realizar dos funciones separadas:

Sitio activo de polimerasa: comprende dos dominios en forma de dedo; un dominio puede identificar el ARN y forma enlaces de hidrógeno con grupos fosfato mediante el uso de cadenas laterales.

La formación de enlaces de hidrógeno provoca los cambios conformacionales y facilita el cierre del orificio de reconocimiento; esto da como resultado el inicio del proceso de transcripción (mediante la adición de nucleótidos) con la ayuda de los iones de magnesio del segundo dominio.

La zona flexible gobierna el proceso de cambio conformacional; esta zona flexible está presente entre los dominios del sitio activo de la polimerasa. A menudo se considera un sitio objetivo para inhibir la actividad de RT durante los estudios bioquímicos y farmacológicos. La secuencia de aminoácidos presente en la zona flexible no se conserva (cambia mucho durante el curso de la evolución), lo que permite que el virus desarrolle resistencias.

Dominio Ribonucleasa H: se encarga de escindir el ARN y la liberación del ssDNA. El ion magnesio ayuda al dominio ribonucleasa H en el reconocimiento de grupos fosfato. La segunda cadena del dominio de ribonucleasa H no tiene actividad enzimática. Solo interactúa y estabiliza el sitio activo.

Todavía se está investigando el mecanismo catalítico exacto del RT; el esquema mencionado anteriormente es la idea básica de la catálisis realizada por RT.

A diferencia de la ADN polimerasa, la RT carece de actividad de corrección de pruebas debido a la ausencia del fragmento de Klenow. La falta de actividad de corrección produce más errores en la transcripción, lo que genera enormes posibilidades de mutaciones en el virus.

Transcriptasa inversa retrovirus

Las partículas virales de todos los retrovirus contienen una enzima multifuncional conocida como RT. Esta RT es necesaria para sintetizar la copia de ADN del genoma de ARN de un retrovirus tan pronto como entra en una célula huésped. 

La determinación de la estructura 3D de la transcriptasa inversa reveló las interacciones entre los dos sitios activos, incluida la unión y la catálisis. El conocimiento estructural de la enzima nos brinda la oportunidad de estudiar nuevos fármacos antivirales para el tratamiento contra los retrovirus.

Transcriptasa inversa del VIH

El virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) es responsable de la propagación del síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA). El VIH codifica principalmente para cuatro tipos de subunidades de proteínas que exhiben ADN polimerasa, ARNasa H, integrasa y actividad similar a proteasa. La actividad de la ADN polimerasa y la ARNasa H la posee una única subunidad de transcriptasa inversa del VIH (enzima heterodimérica).

Para convertir el ARN genómico del virus en el ADN de doble cadena en una célula huésped, la transcriptasa inversa del VIH exhibe actividad de ARNasa H y ADN polimerasa. Se están realizando investigaciones para conocer el mecanismo de cómo la transcriptasa inversa del VIH despliega su subunidad (dominio Ribonucleasa H) para hidrolizar el genoma (ARN) del retrovirus. Los sitios y la conformación de la transcriptasa inversa para la síntesis de ADN y la hidrólisis del ARN son diferentes. Esta distinción en la conformación y revelación de la cavidad estructural la convierte en un candidato objetivo potencial para la inhibición de la transcriptasa inversa.

RTVIH
Figura: Estructura de la transcriptasa inversa del VIH durante la síntesis de ADNc. Por lo general, la RT del VIH tiene dos sitios activos. un sitio catalítico tiene función polimerasa mientras que otro tiene actividad nucleasa. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Reverse_transcriptase_3KLF_labels.png

Nota importante: La actividad de la ARNasa H de la transcriptasa inversa del VIH depende totalmente de la secuencia de aminoácidos del sitio activo. El mecanismo real aún no se ha descubierto.

Conclusiones

Este artículo discutió los eventos de transcripción, transcripción inversa y la importancia de la transcriptasa inversa en retrovirus. Para obtener más detalles sobre temas relacionados, haga clic aquí.

Preguntas Frecuentes

Q1 ¿Cuál es el papel de la transcriptasa inversa?

Responder a la la enzima RT también se conoce como ARN ADN polimerasa dependiente; cataliza la transcripción de ARN genómico retroviral en ADNc.

P2 ¿De dónde proviene la transcriptasa inversa?

Respuesta El proceso de transcripción inversa ocurre en retrovirus, procariotas e incluso eucariotas hasta cierto punto. Participa en la síntesis de ADNc a partir de ARN. Los retrovirus tienen RT, que dependen del ARN para sintetizar ADNc. La división nuclear no implica el uso de RT. Un enzima conocida como telomerasa está presente en eucariotas. La telomerasa es una RT especializada que sintetiza ADN telomérico (presente en las puntas de los cromosomas) a partir de ARN.

P3 ¿Qué organismos tienen transcriptasa inversa?

Responder a la La enzima RT está presente en muchos organismos, como las plantas., animales, bacterias y virus. El papel de la enzima RT es convertir una secuencia de ARN en una secuencia de ADNc. Es general en todos los organismos. Las funciones específicas de RT incluyen:

Propagación de retrovirus

Diversidad de transposones móviles eucariotas o retrotransposones

Replicación o síntesis de telómeros.

Síntesis de ADN monocatenario de múltiples copias (msDNA), ADN / ARN extracromosómico y elementos quiméricos.

P4 ¿Los seres humanos producen transcriptasa inversa?

Respuesta Sí, los humanos expresan transcriptasas inversas; la telomerasa es un tipo de transcriptasa inversa. Se encuentra en muchos eucariotas. Los seres humanos portan una plantilla de ARN de telomerasa para formar ADN telomérico.

Q5 ¿Cómo se previene la transcriptasa inversa?

Respuesta La actividad de la transcriptasa inversa se puede prevenir mediante el uso de inhibidores enzimáticos potentes. Estos inhibidores (específicamente para RT) son generalmente agentes antirretrovirales. Los inhibidores restringen la RT formando ADNc a partir del ARN viral y, por lo tanto, detiene la propagación del virus.

P6 ¿Cuál es la diferencia entre la PCR en tiempo real y la transcriptasa inversa?

Respuesta La PCR con transcriptasa inversa (RT-PCR) es mucho más sensible que la PCR normal. La RT-PCR se utiliza a menudo para detectar la expresión de un gen en particular, la secuenciación de ADN, la clonación de ADN, el seguimiento de enfermedades hereditarias y el análisis de genes funcionales. Por el contrario, la PCR general se utiliza mucho con fines de amplificación de ADN.

P7 ¿Por qué el ARN se convierte en ADNc?

Respuesta la transcriptasa inversa normalmente transcribe el ARN molde en ADNc. 

El cDNA se usa generalmente en biología molecular para la clonación. genes eucariotas en la célula procariota fábricas. Siempre que queramos expresar una proteína (de fuente externa) en una célula que normalmente no sintetiza dicha proteína, requerimos una transformación de cDNA en la fábrica de células procarióticas.

P8 ¿Cuál es la diferencia entre QPCR y RT-PCR?

Respuesta ambas técnicas están interrelacionadas y se utilizan para producir / amplificar copias de ADN. RT-PCR amplifica la transcripción inversa del código de ARN, mientras que Q-PCR mide el proceso de amplificación. Q-PCR es para cuantificación, mientras que RT-PCR es para amplificaciones. La Q-PCR es cuantitativa, mientras que la RT-PCR es de naturaleza no cuantitativa.

P9 ¿Puede la transcriptasa inversa utilizar ADN como plantilla.

Respuesta La transcriptasa inversa utiliza ARN monocatenario como plantilla para sintetizar una copia de ADN bicatenario. Los RT no utilizan ADN como plantilla.

Q10 ¿Cuál es la característica distintiva de la transcriptasa inversa?

Respuesta La característica distintiva de la transcriptasa inversa es transferir la información genética del ARN al ADN. 

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