微生物、病毒與細胞世界

逆轉錄病毒與逆轉錄酶

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在正常細胞裡,信息通過一個叫轉錄的步驟單向流動:DNA 被複製成 RNA,RNA 再被用來合成蛋白質。幾十年來,這看起來像一條單行道。後來,一類古怪的病毒出現了,它們讓交通倒著走——把 RNA 重新複製回 DNA。由於它們讓轉錄反向進行,便被稱為逆轉錄病毒(retrovirus,retro 意為「向後」),而完成這件事的酶就是逆轉錄酶。

逆轉錄病毒以 RNA(而非 DNA)的形式攜帶自己的基因。當它感染一個細胞時,會帶上自己的逆轉錄酶,這種酶讀取病毒的 RNA,並寫出一份對應的 DNA 拷貝。隨後,另一種病毒酶把這份 DNA 拷貝永久地拼接進宿主細胞自己的某條染色體裡。從此以後,宿主細胞就把這些病毒基因當作自身的一部分,忠實地複製和讀取它們——這意味著這場感染可以成為細胞遺傳物質中永久的一部分,每當這個細胞分裂時都被傳下去。

逆轉錄病毒既是威脅,也是工具。引起愛滋病的 HIV 病毒就是一種逆轉錄病毒,而幾種重要的抗 HIV 藥物正是通過卡住它的逆轉錄酶、使其無法製造那份關鍵的 DNA 拷貝來起作用的。在建設性的一面,科學家把逆轉錄酶當作實驗室裡的主力酶,用來把脆弱的 RNA 變成穩定的 DNA 以供研究,並把去除了致病能力的逆轉錄病毒當作運載工具,在基因治療中插入有益的基因。關鍵而誠實的一點是:逆轉錄病毒不只是「拜訪」一個細胞——它能把自己永久地寫進細胞自己的基因組裡。

AZT 是最早治療 HIV 的藥物之一,它是一種誘餌構件:當病毒的逆轉錄酶試圖把 RNA 複製成 DNA 時,會誤抓 AZT,正在延長的 DNA 鏈便走進了死胡同。拷貝永遠完不成,病毒也就無法整合進基因組。

許多 HIV 藥物的原理,就是破壞逆轉錄酶——這種使逆轉錄病毒得以存在的酶。

逆轉錄酶(RNA 到 DNA)是正常轉錄(DNA 到 RNA)的逆過程;它與 DNA 複製不是一回事。也並非所有 RNA 病毒都是逆轉錄病毒——只有那些把自己的 RNA 複製成 DNA 並將其整合進基因組的才是。

又稱
RNA virus that copies into DNA反转录病毒反转录酶