Omvendt transkriptase, et paradigmebrydende enzym
Omvendt transkriptase er et enzym, der syntetiserer DNA ved hjælp af RNA som en skabelon. Dens opdagelse i 1970, separat af Howard Temin og David Baltimore, blev oprindeligt mødt med meget skepsis. Det centrale dogme inden for molekylærbiologi, der allerede er nedfældet i dagens lærebøger, mente trods alt, at informationen flyder fra DNA til RNA til protein. Idéen om, at DNA kunne kodes af RNA, krævede en ny overvejelse af en lang liste med fastholdte forestillinger. Modstanden mod ideen smuldrede dog hurtigt, da resultaterne hurtigt blev replikeret af andre. Enzymet gik fra at være et paradigmebrydende fænomen til et standardelement i molekylærbiologisk værktøjssæt på rekordtid. Det blev uvurderligt for at skabe for eksempel DNA-prober, der supplerer messenger-RNA.
Den dag, hvor de annoncerede Nobelprisen for fysiologi eller medicin i 1975, var en stor glæde i tumorvirologilaboratoriet ved Salk Institute. Baltimore og Temin blev tildelt prisen for deres opdagelse af omvendt transkriptase sammen med Temins tidligere mentor, Renato Dulbecco, der opfandt de teknikker, der førte til opdagelsen. Dulbecco var medlem af Tumor Virology Lab på det tidspunkt, og Baltimore var en alumn. Baltimores tidligere postdoc, Hung Fan (min afhandlingsrådgiver) og den uforlignelige Marguerite Vogt, Dulbeccos mangeårige samarbejdspartner, havde også stillinger på laboratoriet. Den sædvanlige kl. og ostefest, afgrænset med et lykønskningsopkald til Baltimore.
Omvendt transkriptase blev først fundet i retrovirus, som har et RNA-genom, der transkriberes i DNA og integreres i værtsgenomet. Når det er integreret, bruger det normalt cellemaskineri til dets ekspression. Sådan integration kan have ødelæggende resultater, der forårsager somatiske mutationer og undertiden kræft. HIV, den virus, der forårsager AIDS, er et retrovirus.
I 1975 var det allerede klart, at mange tebrater havde endogene retrovirus, der blev nedarvet lodret – de var i det væsentlige blevet en del af organismen. Derudover viste det sig, at eukaryote genomer var fyldt med “retrotransposoner”, genetiske elementer, der koder for en omvendt transkriptase, der gør det muligt for sekvenserne at bevæge sig rundt i genomet og forstærke deres tilstedeværelse. Over 40% af det humane genom består af retrotransposoner eller mangelfulde rester deraf. Mobile “gruppe II-introner”, der koder for en omvendt transkriptase-aktivitet, afbryder konserverede gener i mitokondrier, kloroplaster og bakterier.
Eksistensen af omvendt transkriptase har gjort ideen om DNA beskadiget betydeligt som en hellig lagring af genetisk information leveret intakt fra generation til generation. Det er klart, at der skal udøves stram kontrol over revers transkriptaseaktivitet i individuelle celler for at forhindre genomet i at blive irreversibelt krypteret på kort sigt. Samtidig skal omvendt transkriberede sekvenser betragtes som kilder til genetisk mangfoldighed i en evolutionær skala. Ud over dette peger brugen af RNA som en genetisk forløber for DNA på en mulig “RNA-verden”, hvor livet var meget anderledes end det er i dag.