Обратная транскриптаза ВИЧ: структура и функции¶
Обратная транскриптаза ВИЧ — фермент класса РНК-зависимых ДНК-полимераз, кодируемый геном pol вируса иммунодефицита человека. Осуществляет синтез комплементарной ДНК (кДНК) на матрице вирусной РНК — ключевой этап репликации ретровируса, без которого невозможно встраивание провируса в геном клетки-хозяина. Относится к семейству обратных транскриптаз (ревертаз), впервые описанных у ретровирусов в 1970 году.
¶Структура
Молекула фермента ВИЧ-1 представляет собой гетеродимер из двух субъединиц:
- p66 — полноразмерная полипептидная цепь (560 аминокислотных остатков), несущая полимеразный и рибонуклеазный центры;
- p51 — укороченная форма той же цепи, образующаяся при протеолитическом расщеплении; каталитически неактивна, но выполняет структурную роль.
Доменную организацию p66 составляют:
| Домен | Функция |
|---|---|
| «Пальцы» (fingers) | связывание нуклеотидтрифосфатов и матрицы |
| «Ладонь» (palm) | каталитический центр полимеризации |
| «Большой палец» (thumb) | удержание матрично-праймерного дуплекса |
| Соединительный домен | связь полимеразной и РНКазной частей |
| РНКаза H | гидролиз РНК в составе гибрида РНК–ДНК |
Каталитический центр содержит три консервативных остатка аспарагиновой кислоты (мотив DDD), координирующих ионы Mg²⁺. Активный сайт полимеразы напоминает по укладке «правую руку» — общий мотив всех ДНК- и РНК-полимераз.
¶Функции
Обратная транскриптаза ВИЧ выполняет три взаимосвязанные активности.
- РНК-зависимая ДНК-полимеразная — синтез первой цепи ДНК (минус-цепи) на матрице вирусной РНК.
- Рибонуклеазная H — расщепление РНК в составе гибрида после синтеза ДНК, что освобождает минус-цепь.
- ДНК-зависимая ДНК-полимеразная — достройка второй (плюс-) цепи с образованием двуцепочечной провирусной ДНК.
Процесс включает две смены матрицы (англ. strand transfer), обеспечиваемые концевыми повторами (R- и U5-участками) вирусного генома. Итоговая двуцепочечная кДНК транспортируется в ядро и интегрируется в хромосомную ДНК ферментом интегразой.
¶Особенности и значение
Обратная транскриптаза ВИЧ не обладает корректирующей (3′→5′-экзонуклеазной) активностью, поэтому допускает ошибки с частотой порядка 3×10⁻⁵ на нуклеотид за цикл. Это обусловливает высокую генетическую изменчивость вируса, быстрое возникновение лекарственной устойчивости и трудности создания вакцины.
Фермент не имеет клеточных аналогов у человека, что делает его удобной мишенью антиретровирусной терапии. Класс препаратов — нуклеозидные и ненуклеозидные ингибиторы обратной транскриптазы (НИОТ и ННИОТ):
- НИОТ (зидовудин, ламивудин, тенофовир) — аналоги нуклеозидов, встраиваются в растущую цепь и обрывают её;
- ННИОТ (невирапин, эфавиренз, рилпивирин) — связываются с аллостерическим карманом вблизи активного центра и блокируют конформационные перестройки фермента.
Обратная транскриптаза ВИЧ также широко используется в лабораторной практике: на её основе созданы методы синтеза кДНК, применяемые в молекулярной биологии и диагностике (в частности, в анализе экспрессии генов и тестировании РНК-вирусов).
IRONLIVE — база данных и аналитика по компаниям России.
На главную IRONLIVE →