Transcriptase inverse | Son mécanisme de base avec 10 FAQ importantes

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:HIV-1_Reverse_Transcriptase_with_Active_Sites.png

Transcriptase inverse | Son mécanisme de base avec 10 FAQ importantes

Contenu

Transcription

La transcription est le début vers «l'expression génique».

Dans ce processus, les informations contenues dans le «code génétique de l'ADN à quatre lettres» sont transférées dans le code génétique à trois lettres de l'ARN. »

, nous pouvons expliquer la transcription car elle fait une copie de l'ARN à partir de l'ADN, ou l'information génétique est transférée de l'ADN à l'ARN.

Le processus de transcription implique une enzyme connue sous le nom d'ARN polymérase; cette enzyme utilise l'ADN comme matrice et facilite la liaison des nucléotides pour former de l'ARN (correspondant et complémentaire à la séquence d'ADN matrice).

Le processus de transcription se déroule en trois étapes.

Étape 1: Initiation

Étape 2: allongement

Étape 3: Résiliation

Figure: Trois étapes de base de la transcription (processus de transfert d'informations génétiques de l'ADN à l'ARN); Initiation, allongement et terminaison https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Eukaryotic_Transcription.png

Chez les eucaryotes, quelques étapes sont connues sous le nom de modifications post-traductionnelles au cours desquelles l'ARN subit des modifications telles que:

Épissage

Plafonnement de 5 pi

Incorporation de queue poly A

Remarque importante : La transcription se produit pour chaque gène présent dans notre génome séparément.

L'ADN a d'énormes gènes, chaque gène code pour un gène. La transcription copie les informations du gène codant pour la protéine dans un transcrit d'ARN.

Transcriptase

Les transcriptases sont les enzymes qui catalysent la synthèse d'ARN à partir de l'ADN matrice; ce processus est connu sous le nom de transcription. Les transcriptases inverses (RT) sont les enzymes qui catalysent la formation d'ADNc (ADN complémentaire) à partir de la matrice d'ARN; ce processus est connu sous le nom de transcription inverse.

Transcription inversée

Dans le processus de transcription inverse, l'ADN est synthétisé à partir d'une matrice d'ARN (à l'opposé du processus de transcription, dans lequel l'ARN est synthétisé à partir de la matrice d'ADN). L'ADN produit par transcription inverse est appelé ADN complémentaire (ADNc). La transcription inverse est effectuée par une enzyme connue sous le nom de transcriptase inverse. 

Exigences de la transcriptase inverse:

           Modèle d'ARN

           Amorce courte (pour la liaison avec l'extrémité 3 'de l'ARN)

L'amorce courte se lie à la région complémentaire à l'extrémité 3 'et démarre la synthèse d'ADN complémentaire. Cet ADNc est utilisé dans la PCR (réaction en chaîne par polymérase) comme ADN matrice. L'ADNc est ensuite converti en ADN double brin par action de l'ADN polymérase et de l'ADN ligase. Cette combinaison de PCR et RT-PCR (une combinaison de réaction en chaîne par polymérase et de transcription inverse) permet de détecter des quantités infimes d'ARN présents dans l'échantillon. La transcription inverse est souvent utilisée dans le clonage pour augmenter le nombre de copies. 

Transcription inversée
Figure: Schéma de transcription inverse, le RT se lie à l'ARNsb et dirige la synthèse de l'ADNc qui se convertit plus tard en ADNdb. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Reverse_transcription_polymerase_chain_reaction.jpg

Plusieurs RT techniques sont souvent utilisés pour augmenter l'efficacité de la formation du produit. Le RT conçu assure la copie complète de l'extrémité 5 'de l'ARNm. Les RT thermostables sont également conçus pour leur utilisation à des températures plus élevées.

Quelle transcriptase inverse synthétise?

La transcriptase inverse facilite la synthèse de l'ADN à partir du génome de l'ARN viral. Cet ADN nouvellement formé est connu sous le nom d'ADN complémentaire (ADNc). La RT est principalement présente dans les virus contenant un génome ARN. Le génome ARN contenant le virus est connu sous le nom de rétrovirus.

Quelle est la fonction de la transcriptase inverse?

La transcriptase inverse est une ADN polymérase dépendante de l'ARN (elle nécessite de l'ARN comme matrice pour synthétiser l'ADNc). Le RT identifie et lie l'ARN pour synthétiser un ARN unique (ssRNA). Après avoir synthétisé l'ADNc, RT clive l'ARN et commence à synthétiser l'ADN double brin (ADNdb).   

la transcriptase inverse a deux sites actifs (sites actifs) pour remplir deux fonctions distinctes:

Site actif de la polymérase: il comprend deux domaines en forme de doigt; un domaine peut identifier l'ARN et forme des liaisons hydrogène avec des groupes phosphate en utilisant des chaînes latérales.

La formation de la liaison hydrogène entraîne les changements conformationnels et facilite la fermeture du trou de reconnaissance; il en résulte le début du processus de transcription (par addition de nucléotides) à l'aide des ions magnésium du second domaine.

La zone flexible régit le processus de changement conformationnel; cette zone flexible est présente entre les domaines du site actif de la polymérase. Il est souvent considéré comme un site cible pour inhiber l'activité de la RT lors des études biochimiques et pharmacologiques. La séquence d'acides aminés présente dans la zone flexible n'est pas conservée (change beaucoup au cours de l'évolution), ce qui permet au virus de développer une résistance.

Domaine de la ribonucléase H: il est responsable du clivage de la libération d'ARN et d'ADNsb. L'ion magnésium aide le domaine ribonucléase H dans la reconnaissance des groupes phosphate. La deuxième chaîne du domaine ribonucléase H n'a pas d'activité enzymatique. Il n'interagit et stabilise que le site actif.

Des recherches sont toujours en cours sur le mécanisme catalytique exact du RT; le schéma mentionné ci-dessus est l'idée de base de la catalyse effectuée par RT.

Contrairement à l'ADN polymérase, RT manque d'activité de relecture en raison de l'absence de fragment de Klenow. Le manque d'activité de relecture produit plus d'erreurs dans la transcription, ce qui conduit à d'énormes possibilités de mutations du virus.

Transcriptase inverse du rétrovirus

Les particules virales de tous les rétrovirus contiennent une enzyme multifonctionnelle appelée RT. Cette RT est nécessaire pour synthétiser la copie d'ADN du génome d'ARN d'un rétrovirus dès qu'il entre dans une cellule hôte. 

La détermination de la structure 3D de la transcriptase inverse a révélé les interactions entre les deux sites actifs, y compris la liaison et la catalyse. Les connaissances structurelles de l'enzyme nous offrent l'opportunité d'étudier de nouveaux médicaments antiviraux pour le traitement des rétrovirus.

Transcriptase inverse du VIH

Le virus de l'immunodéficience humaine (VIH) est responsable de la propagation du syndrome d'immunodéficience acquise (SIDA). Le VIH code principalement pour quatre types de sous-unités protéiques présentant une activité de type ADN polymérase, RNase H, intégrase et protéase. L'activité ADN polymérase et RNase H est possédée par une seule sous-unité de la transcriptase inverse du VIH (enzyme hétérodimère).

Pour convertir l'ARN génomique du virus en ADNdb dans une cellule hôte, la transcriptase inverse du VIH présente à la fois une activité RNase H et ADN polymérase. Des recherches se poursuivent pour connaître le mécanisme de la façon dont la transcriptase inverse du VIH déploie sa sous-unité (domaine de la ribonucléase H) pour hydrolyser le génome (ARN) du rétrovirus. Les sites et la conformation de la transcriptase inverse pour la synthèse de l'ADN et l'hydrolyse de l'ARN sont différents. Cette distinction dans la conformation et la révélation de la cavité structurelle en fait un candidat cible potentiel pour l'inhibition de la transcriptase inverse.

Figure: Structure de la transcriptase inverse du VIH pendant la synthèse de l'ADNc. Habituellement, la RT du VIH a deux sites actifs. un site catalytique a une fonction polymérase tandis qu'un autre a une activité nucléase. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Reverse_transcriptase_3KLF_labels.png

Remarque importante : L'activité RNase H de la transcriptase inverse du VIH dépend totalement de la séquence d'acides aminés du site actif. Le mécanisme actuel reste à découvrir.

Conclusions

Cet article a discuté des événements de transcription, de transcription inverse et de l'importance de la transcriptase inverse dans les rétrovirus. Pour plus de détails sur des sujets connexes, cliquer ici.

FAQs

Q1 Quel est le rôle de la transcriptase inverse

Répondre: L'enzyme RT est également connue sous le nom d'ADN polymérase dépendante de l'ARN; il catalyse la transcription de l'ARN génomique rétroviral en ADNc.

Q2 D'où vient la transcriptase inverse

Répondre: Le processus de transcription inverse se produit chez les rétrovirus, les procaryotes et même les eucaryotes dans une certaine mesure. Il est impliqué dans la synthèse d'ADNc à partir d'ARN. Les rétrovirus ont des RT, qui dépendent de l'ARN pour synthétiser l'ADNc. La division nucléaire n'implique pas l'utilisation de la RT. Une enzyme connue sous le nom de télomérase est présente chez les eucaryotes. La télomérase est une RT spécialisée qui synthétise l'ADN télomérique (présent aux extrémités des chromosomes) à partir de l'ARN.

Q3 Quels organismes ont la transcriptase inverse

Répondre: L'enzyme RT est présente dans de nombreux organismes tels que les plantes, les animaux, les bactéries et les virus. Le rôle de l'enzyme RT est de convertir une séquence d'ARN en une séquence d'ADNc. Il est général dans tous les organismes. Les fonctions spécifiques de RT comprennent:

Propagation des rétrovirus

Diversité des transposons ou rétrotransposons mobiles eucaryotes

Réplication ou synthèse de télomères

Synthèse d'ADN simple brin multi-copies (ADN ms), d'ADN / ARN extrachromosomique et d'éléments chimériques.

Q4 Les humains fabriquent-ils la transcriptase inverse?

Répondre: Oui, les humains expriment des transcriptases inverses; la télomérase est un type de transcriptase inverse. On le trouve chez de nombreux eucaryotes. Les humains portent une matrice ARN de télomérase pour former un ADN télomérique.

Q5 Comment empêchez-vous la transcriptase inverse

Répondre: L'activité de la transcriptase inverse peut être empêchée en utilisant de puissants inhibiteurs d'enzymes. Ces inhibiteurs (spécifiquement pour les RT) sont généralement des agents antirétroviraux. Les inhibiteurs restreignent la RT en formant de l'ADNc à partir de l'ARN viral, et par conséquent, il arrête la propagation du virus.

Q6 Quelle est la différence entre la PCR en temps réel et la transcriptase inverse

Répondre: La PCR par transcriptase inverse (RT-PCR) est beaucoup plus sensible que la PCR classique. La RT-PCR est souvent utilisée pour détecter l'expression d'un gène particulier, le séquençage de l'ADN, le clonage d'ADN, la surveillance des maladies héréditaires et l'analyse des gènes fonctionnels. En revanche, la PCR générale est largement utilisée à des fins d'amplification d'ADN.

Q7 Pourquoi l'ARN est-il converti en ADNc

Répondre: la transcriptase inverse transcrit habituellement l'ARN matrice en ADNc. 

L'ADNc est généralement utilisé en biologie moléculaire pour cloner des gènes eucaryotes dans les usines de cellules procaryotes. Chaque fois que nous voulons exprimer une protéine (de source externe) dans une cellule qui normalement ne synthétise pas cette protéine, nous avons besoin d'une transformation d'ADNc dans l'usine de cellules procaryotes.

Q8 Quelle est la différence entre QPCR et RT-PCR

Répondre: les deux techniques sont interdépendantes et utilisées pour produire / amplifier des copies d'ADN. La RT-PCR amplifie la transcription inverse du code ARN, tandis que la Q-PCR mesure le processus d'amplification. La Q-PCR est pour la quantification, tandis que la RT-PCR est pour les amplifications. La Q-PCR est quantitative, tandis que la RT-PCR est de nature non quantitative.

Q9 La transcriptase inverse peut-elle utiliser l'ADN comme modèle.

Répondre: La transcriptase inverse utilise de l'ARN simple brin comme matrice pour synthétiser une copie d'ADN double brin. Les RT n'utilisent pas l'ADN comme modèle.

Q10 Quelle est la particularité de la transcriptase inverse

Répondre: La particularité de la transcriptase inverse est de transférer les informations génétiques de l'ARN à l'ADN. 

À propos du Dr Abdullah Arsalan

Je suis Abdullah Arsalan, j'ai terminé mon doctorat en biotechnologie. J'ai 7 ans d'expérience en recherche. J'ai publié jusqu'à présent 6 articles dans des revues de renommée internationale avec un facteur d'impact moyen de 4.5 et peu d'autres sont pris en compte. J'ai présenté des articles de recherche dans diverses conférences nationales et internationales. Mon domaine d'intérêt est la biotechnologie et la biochimie avec un accent particulier sur la chimie des protéines, l'enzymologie, l'immunologie, les techniques biophysiques et la biologie moléculaire.

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