Transcriptase inverse

Définition

La transcriptase inverse, également appelée rétrotranscriptase et ADN polymérase ARN-dépendante, est une ADN polymérase qui transcrit l'ARN simple brin en ADN. Cette enzyme est capable de synthétiser un ADN en double hélice une fois que l'ARN a été rétro-transcrit dans un premier temps en un ADN simple brin.

La transcriptase inverse :

La structure cristallographique de la transcriptase inverse s'inverse (avec polymérase et nucléase) et la traduction fournit une nouvelle protéine.

Explications

Une transcriptase inverse (rétrotranscriptase) est une ADN polymérase ARN-dépendante; l'enzyme synthétise un ADN complémentaire (ADNc) à partir d'une matrice d'ARN. Le résultat est un hybride composé d'un brin d'ARN et d'un brin d'ADNc.

La transcriptase inverse est une enzyme, produite par certains virus, des rétrovirus, et par des éléments transposables du génome cellulaire, catalysant la synthèse d'un ARN en copiant un ADN (l'inverse du processus habituel de transcription dans lequel l'ARN est synthétisé à partir d'une séquence d'ADN). Son opposé transcriptionnel est la transcriptase.

Rétrotranscriptase

La rétrotranscriptase est une enzyme du type ADN polymérase dont la fonction est de synthétiser l'ADN double brin en utilisant un ARN monocaténaire comme matrice. Elle catalyse la transcription inverse.

En biologie

Son nom est dû au fait que le processus normal de transcription, que l'on peut appeler "direct", code pour l'ARN de la séquence initiale de l'ADN, et non l'inverse.

Un moyen simple de synthétiser de l'ADN double brin à partir de la transcriptase inverse, également appelée polymérase dirigée ADN/ARN, serait de partir d'un amorce à queue poly-T qui établirait des bases complémentaires avec la queue poly-A de l'ARN transcrit. le brin à synthétiser, qui forme un hybride ARN/ADN. Cet hybride pourrait être séparé par des ribonucléases puis, avec l'action d'une ADN polymérase et d'une nouvelle amorce, le brin d'ADN double brin serait complété.

En biologie moléculaire et en biochimie, la transcriptase inverse, également connue sous le nom d'ADN polymérase dépendante de l'ARN, est une enzyme ADN polymérase qui transcrit un simple brin d'ARN en un simple brin d'ADN. Il aide également à la formation d'une double hélice d'ADN une fois que l'ARN a subi une transcription inverse dans une seule chaîne d'ADNc. La transcription inverse implique la synthèse d'ADN à partir d'ARN.

La transcriptase inverse a été découverte par Howard Temin à l'Université de Wisconsin-Madison et, indépendamment, par David Baltimore en 1970 au MIT. Les deux ont partagé le prix Nobel de physiologie ou de médecine en 1975 avec Renato Dulbecco pour sa découverte. Les transcriptases inverses bien étudiées incluent :

• VIH-1 virus de l'immunodéficience 1 de type transcriptase inverse humaine (AP 1HMV).
• La transcriptase inverse du virus de la leucémie murine Moloney M-MLV.
• La transcriptase inverse AMV du virus de la myéloblastose aviaire.
• La transcriptase inverse de la télomérase qui maintient les télomères des chromosomes eucaryotes.

Origine

L'idée de la transcription inverse était très impopulaire au début, car elle contredit le dogme central de la biologie moléculaire, selon lequel l'ADN est transcrit en ARN qui est traduit en protéines. Cependant, en 1970, lorsque les scientifiques Howard Temin et David Baltimore ont découvert indépendamment l'enzyme responsable de la transcription inverse, appelée transcriptase inverse, la possibilité que l'information génétique puisse être transmise de cette manière a finalement été acceptée.

Fonction des virus

L'enzyme est codée et utilisée par les virus dans la transcription inverse, ils utilisent l'enzyme au cours du processus de réplication. La transcription inverse de virus à ARN, tels que les rétrovirus, utilise l'enzyme dans leur génome pour transmettre l'ARN dans l'ADN, qui est intégré dans le génome de l'hôte et répliqué avec celui-ci. La transcription inverse de virus à ADN, tels que l'hépadnavirus, peut permettre à l'ARN de servir de matrice lors de l'assemblage, produisant des brins d'ADN. Le VIH infecte les humains grâce à cette enzyme. Sans transcriptase inverse, le génome viral ne pourrait pas pénétrer dans la cellule hôte, en raison de l'incapacité de celles-ci à se répliquer. Contrairement aux bactéries, les rétrovirus utilisent les ARN de transfert codés dans la cellule hôte comme amorces.

Processus de transcription inverse

La transcriptase inverse crée un ADN simple brin à partir d'un ARN matrice.

Les virus dépourvus de transcriptase inverse synthétisent leur ADN grâce à l'ADN polymérase codée de la cellule hôte, ce qui confond par erreur l'ARN du virus en tant qu'initiateur et synthétise un ADN double brin par la similitude du mécanisme d'élimination. amorce, où l'ADN nouvellement synthétisé déplace l'ARN de la matrice d'origine.

Le processus de transcription inverse est très sujet aux erreurs et c'est au cours de cette étape que des mutations peuvent intervenir. Ces mutations peuvent entraîner une résistance aux médicaments.

Par exemple, les virus de classe VI ssRNA-TR, également appelés rétrovirus, sont des virus à ARN de transcription inverse avec un ADN intermédiaire. Son génome est constitué de deux molécules de sens positif d'ARN simple brin avec une coiffe en 5 'et une queue polyadénylée en 3′. Des exemples de rétrovirus sont le virus de l'immunodéficience humaine (VIH) et le virus T-lymphotrope humain (HTLV). Cela se passe dans le cytosol.

La transcriptase inverse du VIH a également une activité ribonucléase, c'est-à-dire qu'elle dégrade l'ARN viral lors de la synthèse de l'ADN, ainsi qu'une activité dépendante de l'ADN de l'ADN polymérase qui copie la chaîne sens de l'ADNc dans un ADN antisens pour former une double hélice. d'ADN viral intermédiaire (vDNA).

Chez les eucaryotes

Les segments auto-répliquant du génome eucaryote, appelés rétrotransposons, utilisent la transcriptase inverse pour passer d'une position dans le génome à une autre par l'intermédiaire d'un ARN intermédiaire. Ils se trouvent en abondance dans les génomes des plantes et des animaux. La télomérase est une autre transcriptase inverse des eucaryotes, y compris l'homme, qui porte sa propre matrice d'ARN utilisée pour la réplication de l'ADN.

Chez les procaryotes

La transcriptase inverse se retrouve également dans les ARN msr de bactéries Retron, différentes séquences codant pour la transcriptase inverse, et qui sont utilisés dans la synthèse d'ADN ms. Afin d'initier la synthèse de l'ADN, un apprêt est nécessaire. Chez les bactéries, le premier est synthétisé lors de la réplication.

Structure

Les transcriptases inverses comprennent une ADN polymérase dépendante de l'ARN et une ADN polymérase dépendante de l'ADN, qui travaillent ensemble pour effectuer la transcription. En plus de la fonction de transcription, les transcriptases rétrovirales inversées possèdent un domaine appartenant à la famille de la RNase H, ce qui est vital pour leur réplication.

Fidélité de réplication

Il existe trois systèmes de réplication différents au cours du cycle de vie d'un rétrovirus. Tout d'abord, la transcriptase inverse synthétise l'ADN viral à partir de l'ARN du virus, puis à partir du brin d'ADN complémentaire nouvellement créé. Le deuxième processus de réplication cellulaire intervient lorsque l'ADN polymérase de la cellule hôte réplique l'ADN viral intégré. Enfin, l'ARN polymérase II transcrit l'ADN proviral en ARN, qui est placé dans des virions. Par conséquent, la mutation peut survenir pendant une ou toutes ces étapes de la réplication.

La transcriptase inverse présente un taux d'erreur élevé lors de la transcription d'ARN en ADN, car contrairement aux ADN polymérases, elle n'a pas la capacité de corriger les erreurs. Ce taux d'erreur élevé permet aux mutations de s'accumuler à un taux accéléré par rapport aux formes de réplication correctes. La transcriptase inverse disponible dans le commerce, a un taux d'erreur compris entre 1 pour 17 000 bases de l'AMV et 1 pour 30 000 bases de la M-MLV.

Applications

Les applications interviennent avec les antiviraux. Alors que le VIH utilise la transcriptase inverse pour copier son matériel génétique et générer de nouveaux virus (faisant partie d'un cercle de prolifération de rétrovirus), des médicaments spécifiques ont été conçus pour interrompre le processus et ainsi en empêcher la croissance.

Ensembles, ces médicaments sont connus sous le nom d'inhibiteurs de la transcriptase inverse et incluent les nucléosides et les analogues de nucléosides tels que la zidovudine (nom commercial Retrovir), la lamivudine (Epivir) et le ténofovir (Viread), ainsi que les inhibiteurs non nucléosidiques tels que la névirapine (Viramune).

En biologie moléculaire, la transcriptase inverse est couramment utilisée en recherche pour appliquer la technique de la réaction de transcription inverse de la chaîne polymérase (RT-PCR). La technique de PCR classique ne peut être appliquée qu'aux brins d'ADN, mais, à l'aide de la transcriptase inverse, l'ARN peut être transcrit en ADN, ce qui permet l'analyse PCR de molécules d'ARN.

La transcriptase inverse est également utilisée pour créer des banques d'ADNc d'ARNm. La disponibilité commerciale de la transcriptase inverse a considérablement amélioré les connaissances en biologie moléculaire car, en association avec d'autres enzymes, elle a permis aux scientifiques de cloner la séquence d'ADN et de la caractériser.

En rapport avec "transcriptase inverse"

• réplication

  

  Une réplication est l'ensemble des processus qui permettent de reproduire à l'identique un ADN.

• facteurs généraux de transcription

  

  Les facteurs généraux de transcription sont des protéines qui se lient aux promoteurs de l'ADN.

• transcriptase

  

  L'activité transcriptase au sein d'un virion assemblé catalyse la synthèse de l'ARN à brin positif descendant à partir de la matrice d'ARN double brin...

• transcription

  

  En biologie, la transcription est un processus de synthèse de l'ARN complémentaire à partir d'une matrice d'ADN.