'Eνζυμο αντιστρέφει τη γενετική αλληλουχία και προστατεύει από ιούς

Το ένζυμο αντίστροφη μεταγραφάση (Reverse Transkriptase - RT), γνωστό από τους ρετροϊούς, έχει όπως φαίνεται εκπληκτικές ικανότητες. Ένα βακτηριακό είδος το χρησιμοποιεί για να παράγει νέα, λειτουργικά γονίδια. Αυτά προστατεύουν το βακτήριο σε περίπτωση επίθεσης από ιό, όπως δείχνει μια νέα μελέτη από τις ΗΠΑ.

Η αντίστροφη μεταγραφάση (αναφερόμενη και σαν ανάστροφη τρανσκριπτάση) είναι ένα ένζυμο (πρωτεΐνη), το οποίο βρέθηκε σε RNA-ιούς και συγκεκριμένα σε ρετροϊούς, που μπορεί να συνθέσει DNA χρησιμοποιώντας ως καλούπι το RNA του ιού.

Η ανακάλυψη αυτού του ενζύμου οδήγησε στη συμπλήρωση του κεντρικού δόγματος της Βιολογίας στη μορφή που έχει σήμερα. Επίσης, έδωσε νέες δυνατότητες στη μοριακή βιολογία και στη γενετική μηχανική, αλλά και τη δημιουργία νέων γονιδίων.

Έως ότου ο Αμερικανός βιολόγος Χάουαρντ Μάρτιν Τέμιν ανακάλυψε το 1970 το ένζυμο "αντίστροφη μεταγραφάση" (RT), πίστευαν ότι η γενετική πληροφορία μπορούσε να ρέει μόνο προς μία κατεύθυνση: από το DNA μέσω του RNA στην πρωτεΐνη.

Ωστόσο, το ένζυμο RT μπορεί να αντιστρέψει τη γενετική αλληλουχία μετατρέποντας το RNA "πίσω" σε DNA.

Αυτή η ικανότητα παρατηρήθηκε για πρώτη φορά στους ρετροϊούς, οι οποίοι χρησιμοποιούν αυτό το ένζυμο για να ενσωματώσουν το DNA που παράγεται από το RNA στο γονιδίωμα του κυττάρου-ξενιστή. Το πιο γνωστό παράδειγμα αυτού είναι πιθανώς ο HIV.

Ωστόσο, το RT μπορεί προφανώς να κάνει περισσότερα απ' ό,τι ως τώρα είχε υποτεθεί. Σε μια πρόσφατη μελέτη, οι ερευνητές εντόπισαν μια ειδική μορφή του ενζύμου στο βακτηριακό είδος Klebsiella pneumoniae, που λειτουργεί διαφορετικά από το γνωστό μέχρι σήμερα RT: δεν μεταγράφει μόνο RNA σε DNA, αλλά δημιουργεί και νέα γονίδια που χαρακτηρίζονται από πολλές επαναλαμβανόμενες αλληλουχίες.

Οι ενίοτε μακροσκελείς πρωτεΐνες για τις οποίες κωδικοποιούν, προστατεύουν το βακτήριο όταν δέχεται επίθεση από ιούς. Τα αποτελέσματα της μελέτης της ομάδας με επικεφαλής τον Στίβεν Τανγκ από το Πανεπιστήμιο Κολούμπια της Νέας Υόρκης έχουν μέχρι στιγμής δημοσιευθεί μόνο με τη μορφή προδημοσίευσης στον διακομιστή "Biorxiv".

Η "νεο-πρωτεΐνη" προστατεύει τα βακτήρια από τον πολλαπλασιασμό των ιών

Η βακτηριακό ένζυμο RT χρησιμοποιεί ως πρότυπο μακρά μόρια RNA, τα οποία σχηματίζουν βρόχους και δομές φουρκέτας λόγω της ενδομοριακής σύζευξης βάσεων. Το ένζυμο "περπατά" επανειλημμένα κατά μήκος αυτών των βρόχων, διαβάζει το RNA και το μετατρέπει σε DNA. Έτσι δημιουργείται DNA με επαναλαμβανόμενες αλληλουχίες.

Η επαναλαμβανόμενη αλληλουχία DNA σχηματίζει τη λεγόμενη αλληλουχία ανοικτού πλαισίου ανάγνωσης, την οποία οι ερευνητές αποκαλούν "ατελείωτο ανοικτό πλαίσιο ανάγνωσης" (neo).

Η μετατροπή του DNA σε RNA και πρωτεΐνες μπορεί επομένως, τουλάχιστον θεωρητικά, να πραγματοποιείται επ' άπειρον, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε πολύ μεγάλες πρωτεΐνες.

Οι ερευνητές παρατήρησαν ότι το βακτήριο στη συνέχεια μεταγράφει την αλληλουχία neo-DNA σε RNA και τη μεταφράζει στην αντίστοιχη πρωτεΐνη όταν μολύνεται με ιούς.

Η "νεο-πρωτεΐνη" μπλοκάρει την κυτταρική ανάπτυξη και έτσι προστατεύει τα βακτηριακά κύτταρα από τον πολλαπλασιασμό του ιού. Το πώς λειτουργεί ο μηχανισμός ενεργοποίησης δεν έχει ακόμη ερευνηθεί.

Ωστόσο, ακόμη και αν η διαδικασία δεν έχει γίνει ακόμη πλήρως κατανοητή, η εργασία αυτή δείχνει ότι το RNA δεν είναι μόνο ένα ενδιάμεσο στάδιο στη ροή της γενετικής πληροφορίας, αλλά θα μπορούσε προφανώς να συμβάλει άμεσα στο σχηματισμό νέων γονιδίων.

Η ανακάλυψη αυτή θα μπορούσε να είναι ενδιαφέρουσα για την ανάπτυξη νέων βιοτεχνολογικών εφαρμογών στο μέλλον.