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{{Infobox Protein
| Name = Reverse Transkriptase
| Bild = Reverse transcriptase 3KLF labels.png
| Bild_legende = Modell der reversen Transkriptase (Dimer) des [[HIV]]-1
| EC-Nummer = 2.7.7.49
| CAS =
| ATC-Code = 
| Kategorie = Nukleotidyltransferase
| Reaktionsart =
| Substrat = Deoxynucleosid-Triphosphat + DNA(n)
| Produkte = Diphosphat + DNA(n+1)
}}

'''Reverse Transkriptasen''' ('''RT''') sind [[enzym]]atisch wirksame [[Proteine]], die als '''RNA-abhängige DNA-Polymerasen''' eine [[Transkription (Biologie)|Transkription]] in umgekehrter Richtung (revers), nämlich von [[Ribonukleinsäure|RNA]] in [[Desoxyribonukleinsäure|DNA]], [[Katalyse|katalysieren]]; damit kann genetische Information von RNA in DNA umgeschrieben werden.<ref>{{Literatur |Autor=Vincent R. Racaniello, Glenn F. Rall, Anna Marie Skalka, Lynn W. Enquist |Titel=Principles of virology |Auflage=4 |Verlag= |Ort=Washington DC |Datum= |ISBN=978-1-55581-933-0 |Seiten=189}}</ref>

== Biochemische Aspekte ==
Mittels ihrer RNA-abhängigen [[DNA-Polymerase]]-Aktivität wird zunächst nach Vorlage einer einzelsträngigen RNA durch Verknüpfung von komplementär [[Basenpaar|gepaarten]] DNA-Bausteinen ([[Desoxyribonukleotide]]) ein Hybrid-Doppelstrang aus RNA und DNA aufgebaut. Danach wird dessen RNA-Anteil weitgehend abgebaut, vermittels einer [[RNase H|RNase-H]]-Aktivität eines besonderen Abschnitts des Proteins. Der verbliebene DNA-Einzelstrang wird schließlich zum DNA-Doppelstrang ergänzt, katalysiert durch eine zusätzliche inhärente DNA-abhängige DNA-Polymerase-Aktivität der Reversen Transkriptase.

Die Fehlerhäufigkeit der Reversen Transkriptase liegt wegen einer fehlenden Korrekturfunktion<ref name="scientist/33303">{{Internetquelle |url=https://www.the-scientist.com/the-nutshell/reverse-transcriptase-with-proofreading-capabilities-created-33303 |titel=Reverse Transcriptase with Proofreading Capabilities Created |sprache=en |abruf=2020-02-27}}</ref> (''proof-reading'') bei 1:10<sup>3</sup> bis 1:10<sup>4</sup> und führt zu einer sehr hohen [[Mutation]]srate.

== Geschichte ==
Die ''Reverse Transkriptase'' aus [[Retroviren]] wurde erstmals 1970 sowohl von [[Howard M. Temin|Howard Temin]] als auch, unabhängig, von [[David Baltimore]] beschrieben.<ref name="PMID4316301">H. M. Temin, S. Mizutani: ''RNA-dependent DNA polymerase in virions of Rous sarcoma virus.'' In: ''Nature.'' Band 226, Nummer 5252, Juni 1970, S. 1211–1213, PMID 4316301.</ref><ref name="PMID4316300">D. Baltimore: ''RNA-dependent DNA polymerase in virions of RNA tumour viruses.'' In: ''Nature.'' Band 226, Nummer 5252, Juni 1970, S. 1209–1211, PMID 4316300.</ref> Sie erhielten 1975 für diese Entdeckung zusammen mit [[Renato Dulbecco]] den [[Nobelpreis für Physiologie oder Medizin]]. Der Zusatz ''revers'' kennzeichnet das eigenartige Vermögen dieses Enzyms, nach einer RNA-Vorlage eine DNA aufzubauen. Die unerwartete Prozessrichtung entkräftete die bis dahin vertretene Lehrmeinung, das sogenannte ''[[Zentrales Dogma der Molekularbiologie|Zentrale Dogma der Molekularbiologie]]'', der genetische Informationsfluss verlaufe ausschließlich in der Richtung DNA → RNA → Protein, niemals umgekehrt.<ref>John M. Coffin, Stephen H. Hughes, [[Harold E. Varmus]]: [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=rv.section.11 ''The Place of Retroviruses in Biology.''] In: ''Retroviruses.'' Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1997, ISBN 0-87969-571-4.</ref><ref name="PMID5422595">''Central dogma reversed.'' In: ''[[Nature]]'', Band 226, Nummer 5252, Juni 1970, S. 1198–1199; PMID 5422595.</ref>

== Vorkommen ==
Die Reverse Transkriptase wurde zuerst in [[Retroviren]] (z. B. [[Humanes Immundefizienz-Virus|HIV]], [[HTLV]], [[Simianes Immundefizienz-Virus|SIV]]) entdeckt. Diese Viren mit [[Ribonukleinsäure|RNA]]-Genom verwenden die RT, um ihr [[Genom]] in DNA umzuschreiben. Die RT erfüllt damit eine entscheidende Funktion bei der Vermehrung des Virus. Daneben enthalten auch bestimmte DNA-Viren wie die Hepadnaviren (z. B. der Erreger der Hepatitis B ([[Hepatitis-B-Virus|HBV]] das [[Protein P (Hepatitis-B-Virus)|Protein P]]), oder die bei Pflanzen auftretenden [[Caulimoviridae|Caulimoviren]]) eine RT.
Von ehemaligen, mutierten Retroviren stammen auch die Klasse-I-[[Transposon]]s – auch [[Retroelement]]e genannt – ab. Diese benötigen für ihre Replikation eine RT. Diese wird entweder von ihnen selbst codiert (autonome [[Long interspersed nuclear element|LINEs]] und [[LTR-Retrotransposon]]s) oder muss zur Verfügung gestellt werden (z. B. bei [[SINE]]s).

[[Spleißen (Biologie)|Gruppe II Introns]] codieren ebenfalls für eine Reverse Transkriptase, die eine enzymatisch aktive Intron-RNA ([[Ribozym]]) stabilisiert und die integrierte RNA in DNA umschreibt.<ref name="PMID20463000">A. M. Lambowitz, S. Zimmerly: ''Group II introns: mobile ribozymes that invade DNA.'' In: ''Cold Spring Harbor perspectives in biology'', Band 3, Nummer 8, August 2011, S. a003616; [[doi:10.1101/cshperspect.a003616]], PMID 20463000, {{PMC|3140690}} (Review).</ref> Die RNA katalysiert bei dem Vorgang das Spleißen. Gruppe II Introns wurden in Prokaryonten und in den Genomen von [[Organell]]en in Pilzen und Pflanzen nachgewiesen.

Eine Reverse Transkriptase ist ebenfalls Bestandteil der [[Telomerase]] von [[Eukaryoten]], wo sie die im Zuge einer [[Replikation]] anhand einer eigenen RNA-Vorlage verkürzte [[Telomer]]e wieder auf die ursprüngliche Länge erweitert und somit den Prozess der [[Biogerontologie|Zellalterung]] verzögert.<ref>Jeremy Cherfas: {{Webarchiv |url=http://archive.sciencewatch.com/may-june2000/sw_may-june2000_page8.htm |text=Hayflick Licked: Telomerase Lengthens Life of Normal Human Cells |wayback=20120808055934}}</ref>

== Reverse Transkription ==
{{Hauptartikel|Reverse Transkription}}
Das RNA-Genom von RNA-Viren, beispielsweise [[Retroviren]], wird in doppelsträngige DNA umgeschrieben. Dieser Vorgang wird [[Transkription (Biologie)#Reverse Transkription|reverse Transkription]] genannt. Das Virus bringt die hierfür notwendige Reverse Transkriptase in seinen Viruspartikeln mit. Diese schreibt mithilfe eines [[tRNA]]-Primers die einzelsträngige RNA des Virus zunächst in einen komplementären DNA-Strang um (Aktivität als ''RNA-abhängige DNA-Polymerase''). Danach wird die RNA abgebaut bis auf ein Fragment, das als zweiter Primer dient (Aktivität als ''[[Ribonuklease H]]''). Damit entsteht anschließend die doppelsträngige DNA (Aktivität als ''DNA-abhängige [[DNA-Polymerase]]'').

Das virale Genom der RNA liegt dann doppelsträngig als DNA-Kopie vor. Zudem wurden bei der reversen Transkription an beiden Enden der DNA-Stränge sogenannte [[Long Terminal Repeat|LTR-Sequenzen]] generiert, die für den weiteren Ablauf der Infektion essenziell sind. Sie ermöglichen die Integration in das DNA-Genom der Wirtszelle – durch ein weiteres Enzym von Retroviren, eine [[Integrase]].

== Biotechnologische Anwendungen ==
Die Fehlerhäufigkeit der viralen Reversen Transkriptase erschwert die Bekämpfung von Retroviren wie HIV. Die Hemmung der Reversen Transkriptase ist ein Ziel der [[Hochaktive antiretrovirale Therapie|Kombinationstherapie]] und durch verschiedene [[Wirkstoff]]e ([[Nichtnukleosidische Reverse-Transkriptase-Inhibitoren|NNRTI]], [[Nukleosidische Reverse-Transkriptase-Inhibitoren|NRTI]]) möglich. Solche Reverse-Transkriptase-Hemmer waren die ersten und bis 1994 einzigen zur Behandlung der HIV-Infektion zugelassenen wirksamen Medikamente.

Die künstlich erzeugte Reverse Transkriptase „Xenopolymerase“ ist nun in der Lage, Korrektur zu lesen und somit die Fehlerrate zu minimieren.<ref name="scientist/33303" />

Reverse Transkriptasen werden in der [[Molekularbiologie]] und in der molekularen [[Diagnostik]] eingesetzt, beispielsweise bei der [[RT-PCR]] oder um eine [[cDNA-Bank]] zu erstellen. Hierfür werden virale Reverse Transkriptasen aus dem [[Murines Leukämievirus|Murine Leukemia Virus]] (MLV) oder dem [[Avian Myeloblastosis Virus]] (AMV) genutzt. In der Regel werden aber keine nativen Enzyme, sondern gentechnisch erzeugte Varianten mit geringerer Fehlerrate, niedrigerer RNase-H-Aktivität und höherer Temperaturstabilität eingesetzt.<ref name="PMID16461951">M. J. Wacker, M. P. Godard: ''Analysis of one-step and two-step real-time RT-PCR using SuperScript III.'' In: ''Journal of biomolecular techniques'' (JBT), Band 16, Nummer 3, September 2005, S. 266–271; PMID 16461951, {{PMC|2291734}}.</ref><ref name="PMID22691702">A. Baranauskas, S. Paliksa, G. Alzbutas, M. Vaitkevicius, J. Lubiene, V. Letukiene, S. Burinskas, G. Sasnauskas, R. Skirgaila: ''Generation and characterization of new highly thermostable and processive M-MuLV reverse transcriptase variants.'' In: ''Protein engineering, design & selection'' (PEDS), Band 25, Nummer 10, Oktober 2012, S. 657–668; [[doi:10.1093/protein/gzs034]], PMID 22691702.</ref> Nachdem die Isolierung rekombinanter Gruppe II Intron-Reverse Transcriptasen gelungen ist, wird erwartet, dass diese aufgrund ihrer geringeren Fehlerrate, höheren Geschwindigkeit und Temperaturstabilität, insbesondere aber auch der Template-Switch-Aktivität, dem direkten Wechsel an das 3'-Ende neuer RNAs, an Bedeutung gewinnen.<ref name="PMID23697550">S. Mohr, E. Ghanem, W. Smith, D. Sheeter, Y. Qin, O. King, D. Polioudakis, V. R. Iyer, S. Hunicke-Smith, S. Swamy, S. Kuersten, A. M. Lambowitz: ''Thermostable group II intron reverse transcriptase fusion proteins and their use in cDNA synthesis and next-generation RNA sequencing.'' In: ''RNA'', Band 19, Nummer 7, Juli 2013, S. 958–970; [[doi:10.1261/rna.039743.113]], PMID 23697550, {{PMC|3683930}}.</ref>

== Weblinks ==
{{Commonscat|Reverse transcriptase|Reverse Transkriptase}}
* [http://www.welt-der-wappen.de/Apotheke/HIV/waffen1.htm Die Reverse Transkriptase von HIV]
* [http://earth.callutheran.edu/Academic_Programs/Departments/BioDev/omm/jsmol/hivrt/hivrt.html Interaktive Präsentation der RT von HIV] im [http://www.callutheran.edu/Academic_Programs/Departments/BioDev/omm/exhibits.htm#displays Online Macromolecular Museum] (englisch, die Darstellung der [[Protein Data Bank|PDB-Datei]] erfolgt über einen JavaScript-Viewer)

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Nukleotidyltransferase| Reverse Transkriptase]]
[[Kategorie:Proteingruppe]]

Reverse Transkriptase - Versionsgeschichte

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