האנזים RT מורכב משתי תת-יחידות השונות זו מזו, ולכן מסווג כ (הטרו = שונה, דימר = שתי תת-יחידות). אורכו 560 חומצות אמיניות בשרשרת A ו-440 חומצות אמיניות בשרשרת B.
באנזים RT אפשר למצוא שונים: כשליש מהחומצות האמיניות נמצאות במבנה שניוני של , וכרבע מהן נמצאות במבנה שניוני של . המבנים השניוניים האלה תורמים ל של האנזים כולו. מבנה מרחבי זה מאפשר קישור לגדיל (בירוק) המשמש סובסטרט ולגדילי ה- (בתכלת) הנוצרים לפיו.
הפעילות האנזימטית של RT מתבצעת כולה על ידי שרשרת A (שרשרת B אינה פעילה אנזימטית כלל, וככל הנראה תורמת לייצוב המבנה המרחבי של האנזים). בתוך שרשרת A ישנם חמישה אזורים מוגדרים. שניים מהאזורים משתתפים בפעילות האנזימטית של RT:
• (ח"א 117-86 וח"א 236-156, מוצגות ככדורים אדומים) – אזור זה נקרא כך בשל שלו: הוא נמצא בין אזור האצבעות ובין אזור האגודל (ר' בהמשך). בתוך אזור זה נמצא האתר הפעיל של האנזים RT, ובו מתבצעת בניית גדיל DNA, הן על בסיס גדיל RNA בפעולה האנזימטית הראשונה והן על בסיס DNA בשלב השלישי. בעמדה 110 ובעמדות 185-186 נמצאת הח"א חומצה אספרטית. (בכחול) קשורות בקשר יוני ליוני מגנזיום הטעונים במטען חשמלי 2+ (בוורוד) ותורמים לייצוב המבנה המרחבי של האתר הפעיל. כאשר פגעו בניסויים בגן המקודד לאנזים RT וגרמו למוטציה בעמדות 110, 186-185, פעילות התעתוק-במהופך של האנזים שקודד מהגן הפגוע ירדה מאוד. בנוסף, הרצף בעמדות 235-227, המכונה (בכתום), חשוד כי הוא מעורב בייצוב מולקולת ה-DNA הנבנית ובקשירה של נוקלאוטיד נוסף אליה;
• (ח"א 427 עד סוף השרשרת, מוצגות ככדורים אדומים) – לאזור זה פעילות אנזימטית אחרת: באזור זה מתפרק גדיל ה-RNA לאחר התעתוק במהופך. גם באזור זה קשור יון מגנזיום חיובי בקשרים יוניים;
• אזור מוגדר נוסף בשרשרת A הוא (ח"א 426-319, מוצגות ככדורים אדומים) – באזור זה מתרחשת האינטראקציה בין שרשרת A (באדום) ושרשרת B (בוורוד). בתוך האזור נמצא רצף המכונה "מוטיב " בעמדות 414-398 (בכתום), ובו 17 חומצות אמיניות, שש מהן הן
טריפטופן
(החומצה האמינית הנדירה ביותר, בכחול). בניסוי שנערך הוחלפה החומצה האמינית טריפטופן שבעמדה 401 באמצעות מוטציה בגן. כאשר הטריפטופן הוחלפה בחומצה האמינית
פנילאלאנין, הפעילות האנזימטית של RT כמעט ולא הושפעה. אולם כאשר טריפטופן הוחלפה בחומצה האמינית
לאוצין,
השרשרות A ו-B נפרדו והאנזים איבד את פעילותו;
• מוגדרים נוספים בשרשרת A הם האצבעות (חומצות אמיניות 85-1 וחומצות אמיניות 155-118, בכתום) והאגודל (ח"א 318-237, בוורוד). אזורים אלה מכונים כך בגלל הצורה המרחבית שלהם, והם נמצאים משני צדי אזור כף היד (באדום). כאשר מסתכלים על המבנה המרחבי של שלושת האזורים, הם נדמים לכף יד הלופתת את הסליל הכפול של חומצות גרעין שבמרכז האנזים.
מהימנות הפעילות האנזימטית
בעת פעולתו, האנזים RT מועד לטעויות. בניסוי[1] שנערך נמצא כי תדירות המוטציות במולקולת ה-DNA הנוצרת הוא 1 ל-4000-2000.
משמעות הדבר היא שמתרחשת מוטציה אחת כל כשלושת אלפים נוקלאוטידים המתרכבים למולקולת ה-DNA הנוצרת. קצב המוטציות הגבוה גורם לכך שהחומר התורשתי של הנגיף משתנה כמעט עם כל הדבקה. עקב כך, מוטציות שמתרחשות במהלך פעולתו של אנזים RT גורמות לשינוי החומר הגנטי של הנגיף. דבר זה מאפשר לנגיף "להתחמק" מן המערכת החיסונית של המאכסן ולפתח עמידות נגד תרופות אנטי-ויראליות, ולכן פיתוח תרופות נגד הנגיף נתקל בקשיים רבים.
שימושים בביולוגיה מולקולרית
האנזים RT משמש במעבדות רבות בעולם ליצירת מולקולות DNA מתבנית של מולקולות RNA באמצעות במספר שיטות. אחת מהן היא שיטה בשם
RT-PCR . התוצר הוא מולקולת ה-DNA הנקראת complementary DNA או cDNA, והיא יציבה בהרבה ממולקולת ה-RNA שלפיה היא נוצרה. מולקולת ה- cDNA מסייעת למדענים לחקור תהליכים שונים בתא, כמו בקרה על ביטוי גנים, יצירת ספריות DNA למחקר עתידי ואף פיתוח תרופות.
מקורות מידע
1. Preston, B., Poiesz, B., & Loeb, L. (1988). Fidelity of HIV-1 Reverse Transcriptase. Science, 242(4882), 1168-1171. Retrieved from http://www.jstor.org/stable/1702640
2. http://ib.bioninja.com.au/standard-level/topic-2-molecular-biology/27-dna-replication-transcri/central-dogma.html (Downloaded on 6.7.2017)
- ↑ Ross M, Peters L. Double staining to increase the sensitivity of protein detection in polyacrylamide gels. Biotechniques. 1990 Nov;9(5):532-3. PMID:1702640
