Αντίστροφη τρανσκριπτάση, που ονομάζεται επίσης πολυμεράση DNA κατευθυνόμενη από RNA, ένα ένζυμο που κωδικοποιείται από το γενετικό υλικό των ρετροϊών που καταλύει τη μεταγραφή του ρετροϊού RNA (ριβονουκλεϊκό οξύ) σε DNA (δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ). Αυτή η καταλυόμενη μεταγραφή είναι η αντίστροφη διαδικασία της κανονικής κυτταρικής μεταγραφής του DNA σε RNA, εξ ου και τα ονόματα αντίστροφη μεταγραφάση και ρετροϊός. Η αντίστροφη τρανσκριπτάση είναι κεντρική για τη μολυσματική φύση των ρετροϊών, αρκετές από τις οποίες προκαλούν ασθένεια στους ανθρώπους, συμπεριλαμβανομένου του ανθρώπινου ιού ανοσοανεπάρκειας (HIV), ο οποίος προκαλεί σύνδρομο επίκτητης ανοσοανεπάρκειας (AIDS) και ανθρώπινου λεμφοτροφικού ιού Ι κυττάρων Ι (HTLV-I), που προκαλεί λευχαιμία. Η αντίστροφη μεταγραφάση είναι επίσης ένα θεμελιώδες συστατικό μιας εργαστηριακής τεχνολογίας γνωστής ως αλυσιδωτή αντίδραση αντίστροφης μεταγραφής-πολυμεράσης (RT-PCR), ένα ισχυρό εργαλείο που χρησιμοποιείται στην έρευνα και στη διάγνωση ασθενειών όπως ο καρκίνος.
Οι ρετροϊοί αποτελούνται από ένα γονιδίωμα RNA που περιέχεται εντός ενός κελύφους πρωτεΐνης που περικλείεται σε ένα περίβλημα λιπιδίων. Το γονιδίωμα του ρετροϊού αποτελείται τυπικά από τρία γονίδια: το γονίδιο αντιγόνου ειδικής ομάδας (gag), το γονίδιο πολυμεράσης (pol) και το γονίδιο φακέλου (env). Το γονίδιο pol κωδικοποιεί τα τρία ένζυμα - πρωτεάση, αντίστροφη τρανσκριπτάση και ιντεγκράση - που καταλύουν τα στάδια της ρετροϊικής λοίμωξης. Μόλις ένας ρετροϊός βρίσκεται μέσα σε ένα κύτταρο ξενιστή (μια διαδικασία που διαμεσολαβείται από πρωτεάση), αναλαμβάνει τον μηχανισμό γενετικής μεταγραφής του ξενιστή για την κατασκευή ενός ιού DNA. Αυτή η διαδικασία, η μετατροπή του ρετροϊικού RNA σε προϊικό DNA, καταλύεται με αντίστροφη μεταγραφάση και είναι απαραίτητη για την εισαγωγή προϊικού DNA στο DNA του ξενιστή - ένα βήμα που ξεκίνησε από το ένζυμο ιντεγκράσης.
Πρώιμες παρατηρήσεις ρετροϊού
Για πολλά χρόνια υπήρχε ένα παράδειγμα στη μοριακή βιολογία γνωστή ως «κεντρικό δόγμα». Αυτό ισχυρίστηκε ότι το DNA μεταγράφεται πρώτα σε RNA, το RNA μεταφράζεται σε αμινοξέα και τα αμινοξέα συγκεντρώνονται σε μεγάλες αλυσίδες, που ονομάζονται πολυπεπτίδια, που αποτελούν πρωτεΐνες - τις λειτουργικές μονάδες της κυτταρικής ζωής. Ωστόσο, ενώ αυτό το κεντρικό δόγμα είναι αλήθεια, όπως με πολλά παραδείγματα της βιολογίας, μπορούν να βρεθούν σημαντικές εξαιρέσεις.
Η πρώτη σημαντική παρατήρηση που αντιτίθεται στο κεντρικό δόγμα ήρθε στις αρχές του 20ου αιώνα. Δύο Δανοί ερευνητές, ο Vilhelm Ellerman και ο Oluf Bang, κατάφεραν να μεταδώσουν λευχαιμία σε έξι κοτόπουλα διαδοχικά, μολύνοντας το πρώτο ζώο με ένα διηθήσιμο μέσο (τώρα γνωστό ως ιός) και στη συνέχεια μολύνοντας κάθε επόμενο ζώο με το αίμα του προηγούμενου πουλιού. Εκείνη την εποχή, μόνο αισθητοί κακοήθεις όγκοι θεωρούνταν καρκίνοι. Επομένως, αυτή η παρατήρηση δεν συνδέεται με κακοήθεια που προκαλείται από ιό επειδή η λευχαιμία δεν ήταν τότε γνωστό ότι είναι καρκίνος. (Εκείνη την εποχή, η λευχαιμία θεωρήθηκε ότι ήταν αποτέλεσμα κάποιας βακτηριακής λοίμωξης.)
Το 1911 ο Αμερικανός παθολόγος Peyton Rous, εργαζόμενος στο Ινστιτούτο Ιατρικής Έρευνας του Rockefeller (τώρα Πανεπιστήμιο Rockefeller), ανέφερε ότι υγιή κοτόπουλα ανέπτυξαν κακοήθη σάρκωμα (καρκίνοι συνδετικών ιστών) όταν μολύνθηκαν με καρκινικά κύτταρα από άλλα κοτόπουλα. Ο Ρους ερεύνησε περαιτέρω τα καρκινικά κύτταρα και από αυτά απομόνωσε έναν ιό, ο οποίος αργότερα ονομάστηκε ιός σαρκώματος Rous (RSV). Ωστόσο, η έννοια του μολυσματικού καρκίνου έδωσε μικρή υποστήριξη και, ανίκανος να απομονώσει ιούς από άλλους καρκίνους, ο Ρους εγκατέλειψε το έργο το 1915 και δεν επέστρεψε σε αυτό μέχρι το 1934. Δεκαετίες αργότερα πραγματοποιήθηκε η σημασία των ανακαλύψεών του και το 1966— Πάνω από 55 χρόνια μετά το πρώτο του πείραμα, σε ηλικία 87 ετών - ο Ρους απονεμήθηκε το βραβείο Νόμπελ Φυσιολογίας ή Ιατρικής για την ανακάλυψη ιών που προκαλούν όγκο.
