Omvänd transkriptas, ett paradigmbrytande enzym
Omvänd transkriptas är ett enzym som syntetiserar DNA med hjälp av RNA som mall. Dess upptäckt 1970, separat av Howard Temin och David Baltimore, möttes initialt med mycket skepsis. När allt kommer omkring höll den centrala dogmen inom molekylärbiologi, som redan har skrivits in i dagens läroböcker, att informationen flödade från DNA till RNA till protein. Tanken att DNA kunde kodas av RNA krävde en ny tanke på en lång lista med fasta föreställningar. Motståndet mot idén smulnade dock snabbt, eftersom resultaten snabbt replikerades av andra. Enzymet gick från att vara ett paradigmbrytande fenomen till en standardartikel i molekylärbiologiska verktygslådan på rekordtid. Det blev ovärderligt för att skapa DNA-sonder som till exempel kompletterar budbärar-RNA.
Den dag då de tillkännagav Nobelpriset för fysiologi eller medicin 1975 var en stor glädje i tumörvirologilaboratoriet vid Salk Institute. Baltimore och Temin tilldelades priset för deras upptäckt av omvänd transkriptas tillsammans med Temins tidigare mentor, Renato Dulbecco, som uppfann teknikerna som ledde till upptäckten. Dulbecco var medlem i Tumor Virology Lab vid den tiden, och Baltimore var en alumn. Baltimores tidigare postdoktor, Hung Fan (min avhandlingsrådgivare) och den ojämförliga Marguerite Vogt, Dulbeccos långvariga medarbetare, hade också positioner på labbet. Den vanliga kl. 16.00 för te och kakor förvandlades till en champagne. och ostparti, med ett gratulationskall till Baltimore.
Omvänd transkriptas hittades först i retrovirus, som har ett RNA-genom som transkriberas till DNA och integreras i värdgenomet. När det väl är integrerat använder det normalt cellmaskineri för dess uttryck. Sådan integration kan ha förödande resultat, orsaka somatiska mutationer och ibland cancer. HIV, viruset som orsakar AIDS, är ett retrovirus.
1975 var det redan klart att många tebrater hade endogena retrovirus som ärvdes vertikalt – de hade i huvudsak blivit en del av organismen. Dessutom visade det sig att eukaryota genom var full av ”retrotransposoner”, genetiska element som kodar för ett omvänd transkriptas som gör att sekvenserna kan röra sig inom genomet och förstärka deras närvaro. Över 40% av det mänskliga genomet består av retrotransposoner eller defekta rester därav. Mobila ”grupp II-introner” som kodar för en omvänd transkriptasaktivitet avbryter konserverade gener i mitokondrier, kloroplaster och bakterier.
Förekomsten av omvänd transkriptas har skadat idén om DNA som en helig lagring av genetisk information som levereras intakt från generation till generation. Uppenbarligen måste noggrann kontroll utövas över omvänd transkriptasaktivitet i enskilda celler för att förhindra att genomet irreversibelt krypteras på kort sikt. Samtidigt måste omvänt transkriberade sekvenser betraktas som källor till genetisk mångfald i evolutionär skala. Utöver detta pekar användningen av RNA som en genetisk föregångare till DNA på en möjlig ”RNA-värld” där livet var mycket annorlunda än det är idag.