逆转录

生物学名词

逆转录（reverse transcription）是以RNA为模板合成DNA的过程，即RNA指导下的DNA合成。此过程中，核酸合成与转录（DNA到RNA）过程与遗传信息的流动方向（RNA到DNA）相反，故称为逆转录。逆转录过程是病毒的复制形式之一，如RNA病毒中的逆转录病毒，DNA病毒中的拟逆转录病毒的复制均需要经过逆转录。逆转录过程在真核细胞中也同样存在，例如逆转座子和端粒DNA的延长均存在逆转录过程，需逆转录酶的催化，端粒酶即为真核细胞中的逆转录酶。逆转录过程的揭示是分子生物学研究中的重大发现，是对中心法则的重要修正和补充。人们通过体外模拟该过程，以样本中提取的mRNA为模板，在逆转录酶的作用下，合成出互补的cDNA，构建cDNA文库，并从中筛选特异的目的基因。该方法已成为基因工程技术中最常用的获得目的基因的策略之一。

简介

逆转录（reverse transcription）是以RNA为模板合成DNA的过程，即RNA指导下的DNA合成。是某些病毒的复制形式，需逆转录酶的催化。艾滋病病毒（HIV）就是一种典型的逆转录病毒。

逆转录与反转录严格意义上来说没有什么区别，但是逆转录是某些病毒的自主行为，如逆转录病毒，它们在整合到宿主细胞内前以RNA为模板形成DNA的过程；反转录是进行基因工程过程中，人为地提取出所需要的目的基因的信使RNA，并以之为模板人工合成DNA的过程。二者虽同为RNA→DNA的过程，但地点不同，相对性的来说，逆转录在体内，反转录在体外。

过程

逆转录过程由逆转录酶催化，此酶也称依赖RNA的DNA聚合酶（RDDP），即以RNA为模板催化DNA链的合成。合成的DNA链称为与RNA互补DNA（complementary DNA, cDNA）。逆转录酶在生物界存在于逆转录病毒以及真核细胞（如端粒酶）中，逆转录病毒没有单独的逆转录酶，其DNA聚合酶带有逆转录酶的活性，可能与病毒的恶性转化有关。人类免疫缺陷病毒（HIV）就是一种逆转录病毒，含有逆转录酶。在小鼠及人的正常细胞和胚胎细胞中也有逆转录酶，例如端粒酶就是一种逆转录酶，推测可能与细胞分化和胚胎发育有关。

大多数逆转录酶都具有多种酶活性，主要包括以下几种活性。①DNA聚合酶活性；以RNA为模板，催化dNTP聚合成DNA的过程。此酶需要RNA为引物，多为赖氨酸的tRNA，在引物tRNA 3'－末端以5'→3'方向合成DNA。反转录酶中不具有3'→5'外切酶活性，因此没有校正功能，所以由反转录酶催化合成的DNA出错率比较高。②RNase H活性；由反转录酶催化合成的cDNA与模板RNA形成的杂交分子，将由RNase H从RNA 5'端水解掉RNA分子。③DNA指导的DNA聚合酶活性；以反转录合成的第一条DNA单链为模板，以dNTP为底物，再合成第二条DNA分子。除此之外，有些逆转录酶还有DNA内切酶活性，这可能与病毒基因整合到宿主细胞染色体DNA中有关。逆转录酶的发现对于遗传工程技术起了很大的推动作用，它已成为一种重要的工具酶。用组织细胞提取mRNA并以它为模板，在逆转录酶的作用下，合成出互补的cDNA，由此可构建出cDNA文库（cDNA library），从中筛选特异的目的基因，这是在基因工程技术中最常用的获得目的基因的方法。

简要过程表示

逆转录酶的作用是以dNTP为底物，以RNA为模板，tRNA(主要是色氨酸tRNA)为引物，在tRNA3'-末端上，按5'→3'方向，合成一条与RNA模板互补的cDNA单链，它与RNA模板形成RNA-cDNA杂交体。随后又在反转录酶的作用下，水解掉RNA链，再以cDNA为模板合成第二条DNA链。至此，完成由RNA指导的DNA合成过程。

病毒复制方式

逆转录病毒（属于RNA病毒）：RNA→DNA→RNA

拟逆转录病毒（属于DNA病毒）：DNA→RNA→DNA

意义

逆转录的发现有重要的理论意义和实践意义。

（1）对分子生物学的中心法则进行了修正和补充。经典的中心法则认为：DNA的功能兼有遗传信息的传递和表达，因此，DNA处于生命活动的中心位置。逆转录现象说明：至少在某些生物中，RNA同样兼有遗传信息传递和表达功能。修正后的中心法则表示为：是指遗传信息从DNA传递给RNA，再从RNA传递给蛋白质，即完成遗传信息的转录和翻译的过程。也可以从DNA传递给DNA，即完成DNA的复制过程。这是所有有细胞结构的生物所遵循的法则。某些病毒中的RNA自我复制（如烟草花叶病毒等）和在某些病毒中能以RNA为模板逆转录成DNA的过程（某些致癌病毒）。有些亚病毒（例如朊病毒，这种亚病毒没有核酸，是一种因错误折叠而形成的结构异常的蛋白质）以蛋白质直接形成蛋白质（可促使与自身具有相同氨基酸序列的蛋白质发生同样的折叠错误，从而导致大量结构异常的蛋白质的形成）。当然，一般不认为亚病毒属于生物。

（2）在致癌病毒的研究中发现了癌基因，在人类一些癌细胞如膀胱癌、小细胞肺癌等细胞中，也分离出与病毒癌基因相同的碱基序列，称为细胞癌基因或原癌基因。癌基因的发现为肿瘤发病机理的研究提供了很有前途的线索。

（3）在实际工作中有助于基因工程的实施。由于目的基因的转录产物易于制备，可将mRNA 反向转录形成DNA用以获得目的基因。

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