Käänteiskopioijaentsyymi, paradigmaa rikkova entsyymi
Käänteiskopioijaentsyymi on entsyymi, joka syntetisoi DNA: ta käyttämällä templaattina RNA: ta. Sen löytö vuonna 1970, erikseen Howard Temin ja David Baltimore, kohtasi aluksi paljon epäilevästi. Loppujen lopuksi molekyylibiologian keskeinen dogma, joka jo kirjattiin päivän oppikirjoihin, katsoi, että tieto virtaa DNA: sta RNA: hon proteiiniin. Ajatus siitä, että RNA voisi koodata DNA: ta, vaati uuden vakaan käsityksen luettelon miettimistä. Idean vastustaminen romahti kuitenkin nopeasti, kun muut toistivat tuloksia nopeasti. Entsyymi muuttui paradigman murrosilmiöstä standardimolekyyliksi molekyylibiologian työkalupakissa ennätysajassa. Siitä tuli korvaamaton esimerkiksi DNA-koettimien luominen, jotka täydentävät messenger RNA: ta.
Päivä, jolloin he ilmoittivat vuoden 1975 fysiologisesta tai lääketieteellisestä Nobel-palkinnosta, oli yksi suurista iloista Salk-instituutin kasvainvirologialaboratoriossa. Baltimore ja Temin saivat palkinnon käänteistranskriptaasin löytämisestä yhdessä Teminin entisen mentorin, Renato Dulbeccon kanssa, joka keksi löydökseen johtaneet tekniikat. Dulbecco oli tuumorivirologialaboratorion jäsen tuolloin, ja Baltimore oli alumni. Baltimoren entinen postdoc, Hung Fan (opinnäytetyön neuvonantajani) ja vertaansa vailla oleva Marguerite Vogt, Dulbeccon pitkäaikainen yhteistyökumppani, työskentelivät myös laboratoriossa. Tavallinen kello 16 teetä ja evästeitä varten muuttui samppanjaksi. ja juustojuhlat, ylhäältä onnittelukutsu Baltimorelle.
Käänteiskopioijaentsyymi löydettiin ensin retroviruksilta, joilla on RNA-genomi, joka on transkriptoitu DNA: han ja integroitu isäntägenomiin. Kun se on integroitu, se käyttää normaali solukoneisto sen ilmentämiseen. Tällaisella integraatiolla voi olla tuhoisia tuloksia, aiheuttaen somaattisia mutaatioita ja joskus syöpää. HIV, AIDS: n aiheuttava virus, on retrovirus.
Vuoteen 1975 mennessä oli jo selvää, että monet ver tebrateilla oli endogeenisiä retroviruksia, jotka perivät vertikaalisesti – niistä oli olennaisesti tullut osa organismia. Lisäksi kävi ilmi, että eukaryoottiset genomit olivat täynnä ”retrotransposoneja”, geneettisiä elementtejä, jotka koodaavat käänteistranskriptaasia, joka antaa sekvenssien liikkua genomissa ja vahvistaa niiden läsnäoloa. Yli 40% ihmisen genomista koostuu retrotransposoneista tai niiden viallisista jäännöksistä. Liikkuvat ”ryhmän II intronit”, jotka koodaavat käänteistranskriptaasiaktiivisuutta, keskeyttävät konservoituneet geenit mitokondrioissa, kloroplasteissa ja bakteereissa.
Käänteiskopioijaentsyymin olemassaolo on aiheuttanut huomattavaa vahinkoa ajatukselle DNA: sta sakraalisena geneettisen tiedon varastona sukupolvelta toiselle. On selvää, että käänteiskopioijaentsyymiaktiivisuuden suhteen on käytettävä tiukkaa kontrollia yksittäisissä soluissa, jotta perimää ei sekoiteta peruuttamattomasti lähitulevaisuudessa. Samalla käänteiskopioituja transkriptoituja sekvenssejä on pidettävä evoluutiomittaisen geneettisen monimuotoisuuden lähteinä. Sen lisäksi RNA: n käyttö DNA: n geneettisenä esiasteena viittaa mahdolliseen ”RNA-maailmaan”, jossa elämä oli paljon erilaista kuin nykyään.