Reverse Transkriptase ist ein Enzymtyp, der in einer Klasse von Viren vorkommt, die Retroviren genannt werden, zu denen HIV, das Hepatitis-B-Virus und einige krebserregende Viren gehören. Retroviren haben RNA anstelle von DNA als genetischen Code und können etwas, was die meisten anderen Zellen nicht können – sie können den umgekehrten Prozess zur Transkription durchführen. Mit anderen Worten, sie können DNA aus RNA herstellen. Reverse Transkriptase ist, wie der Name schon sagt, an diesem Prozess beteiligt.
In den meisten Zellen trägt die DNA die genetische Information. Während der Transkription werden die DNA-Moleküle in RNA-Moleküle kodiert. Diese RNA-Moleküle werden dann im Zytoplasma der Zelle verwendet, um während des Translationsprozesses Proteine zu erzeugen. Proteine bestimmen, welche Aktivitäten die Zellen ausführen, da sie Enzyme und solche Moleküle bilden.
Alle Viren sind Parasiten, die von ihren Wirtszellen leben. Die meisten bestehen nur aus ihrem genetischen Code, einige enthalten auch ein Enzym wie Retroviren und Reverse Transkriptase. Um sich zu vermehren, müssen Viren einen Wirt infizieren und dann die Zellen des Wirts verwenden, um ihre Gene weiterzugeben. Es gibt eine Reihe von verschiedenen Wegen, wie sich Viren vermehren können, einschließlich der Verwendung von reverser Transkriptase durch Retroviren.
Wenn Retroviren einen Wirt infizieren, dringen sie oft vollständig in die Wirtszelle ein und verlieren dabei ihre Schutzhülle. In der Wirtszelle führt die Reverse Transkriptase den Prozess der reversen Transkription durch und erstellt eine DNA-Kopie des RNA-Chromosoms des Virus. Diese DNA wird als cDNA bezeichnet, da sie ein zur RNA komplementärer DNA-Strang ist.
Sobald die cDNA gebildet ist, wird die Kopie in die DNA der Wirtszelle integriert. Oftmals werden die cDNA und die darin enthaltenen Gene zu einer dauerhaften Ergänzung der Wirts-DNA. Die cDNA wird nun während der regulären DNA-Replikation, Transkription und Translation von den Enzymen der Wirtszelle kopiert und transkribiert und mit dem Rest der DNA translatiert. Auf diese Weise kann das Virus weitere Kopien von sich selbst und seinem Enzym erstellen, die dann aus der Zelle ausgestoßen werden und weiter in andere Zellen eindringen können.
Die Reverse Transkriptase wurde 1970 entdeckt und spielt seitdem eine wichtige Rolle in der Gentechnik. Dieses Enzym wurde aus Viruszellen isoliert und dann verwendet, um DNA-Kopien aus verschiedenen Zellen herzustellen. Ein Beispiel dafür, wie Reverse Transkriptase verwendet wurde, ist die Duplizierung von DNA, die für ein bestimmtes Protein in einem bestimmten Organ kodiert – Insulin ist ein solches Beispiel.
Früher mussten Diabetiker für ihre Injektionen Insulin von Pferden oder Schweinen verwenden. Mit dem Aufkommen der Gentechnik kann nun Humaninsulin hergestellt werden. Zunächst wird aus den insulinproduzierenden Pankreaszellen Boten-RNA oder mRNA isoliert, die die Anweisungen für die Insulinproduktion trägt. Reverse Transkriptase wird der mRNA hinzugefügt, so dass sie DNA-Kopien oder cDNA produzieren kann. Die cDNA trägt nun die Gene zur Herstellung von Insulin und kann verwendet werden, um große Mengen für diejenigen herzustellen, die es benötigen.