Reverzní transkriptáza, enzym potlačující paradigma
Reverzní transkriptáza je enzym, který syntetizuje DNA pomocí RNA jako šablony. Jeho objev v roce 1970, odděleně od Howarda Temina a Davida Baltimora, se zpočátku setkal s velkou skepsou. Koneckonců, ústřední dogma molekulární biologie, již zakotvené v dnešních učebnicích, konstatovalo, že informace proudily z DNA do RNA k proteinu. Myšlenka, že DNA může být kódována RNA, vyžadovala přehodnocení dlouhého seznamu pevně držených představ. Opozice proti této myšlence se však rychle rozpadla, protože výsledky byly rychle replikovány ostatními. Enzym se v rekordním čase změnil z fenoménu majícího paradigma na standardní položku v soupravě nástrojů molekulární biologie. Stalo se neocenitelným například pro vytváření sond DNA doplňujících poselskou RNA.
Den, kdy vyhlásili Nobelovu cenu za fyziologii nebo medicínu z roku 1975, se v laboratoři nádorových virologů v Salkově ústavu velmi radoval. Baltimore a Temin získali cenu za objev reverzní transkriptázy spolu s Teminovým bývalým mentorem Renatem Dulbeccem, který vynalezl techniky, které vedly k objevu. Dulbecco byl v té době členem laboratoře pro virologii nádorů a Baltimore byl absolvent. Baltimorův bývalý postdoktor Hung Fan (můj diplomový poradce) a nesrovnatelná Marguerite Vogt, dlouholetá spolupracovnice Dulbecca, také zastávali pozice v laboratoři. Obvyklá 16:00 přestávka na čaj a sušenky se proměnila v šampaňské a sýrový večírek zakončený blahopřejným voláním do Baltimoru.
Reverzní transkriptáza byla nalezena nejprve u retrovirů, které mají genom RNA, který je transkribován do DNA a integrován do genomu hostitele. Po integraci využívá normální buněčný aparát pro jeho expresi. Taková integrace může mít devastující výsledky, které způsobují somatické mutace a někdy rakovinu. HIV, virus, který způsobuje AIDS, je retrovirus.
V roce 1975 již bylo jasné, že mnoho ver tebrati měli endogenní retroviry, které se děděly svisle – v podstatě se staly součástí organismu. Navíc se ukázalo, že eukaryotické genomy byly plné „retrotransposonů“, genetických prvků, které kódují reverzní transkriptázu, která umožňuje sekvencím pohybovat se v genomu a zesilovat jejich přítomnost. Více než 40% lidského genomu tvoří retrotranspozony nebo jejich vadné zbytky. Mobilní „introny skupiny II“, které kódují aktivitu reverzní transkriptázy, přerušují konzervované geny v mitochondriích, chloroplastech a bakteriích.
Existence reverzní transkriptázy značně poškodila myšlenku DNA jako posvátného úložiště genetické informace dodávané neporušené z generace na generaci. Je zřejmé, že je třeba důsledně kontrolovat aktivitu reverzní transkriptázy v jednotlivých buňkách, aby nedocházelo k nevratnému zakódování genomu v blízké budoucnosti. Současně musí být reverzně transkribované sekvence považovány za zdroje genetické rozmanitosti v evolučním měřítku. Kromě toho použití RNA jako genetického předchůdce DNA ukazuje na možný „svět RNA“, ve kterém byl život mnohem odlišný, než je tomu dnes.