Zgodnie z powszechnym przekonaniem, enzymy polimerazy w naszych komórkach mogą tylko tłumaczyć DNA na RNA, a nie odwrotnie. Ale jest to oczywisty błąd, jak wskazują teraz eksperymenty. Ponieważ ludzka polimeraza teta może również transkrybować RNA do DNA, a zatem działa w podobny sposób do enzymów niektórych wirusów. Ta wcześniej nierozpoznana zdolność polimerazy może wyjaśnić, w jaki sposób fragmenty materiału genetycznego Korona wirus Dostanie się do naszego DNA po zakażeniu.

Różne typy polimeraz są odpowiedzialne w komórkach za replikację DNA w celu podziału komórek, naprawianie w nim uszkodzeń i translację DNA na RNA, które następnie działa jak plan dla białek. Do tej pory zakładano, że polimery zawsze potrzebują DNA jako matrycy, a następnie przepisują je na DNA lub RNA. Odwrotna orientacja – RNA do DNA – jest znana z niektórych wirusów, które wykorzystują enzym zwany odwrotną transkryptazą dla tego enzymu. Na przykład wirus HI przekształca swój RNA w DNA, aby przemycić go do ludzkiego genomu.

Nieodkryte skutki uboczne polimerazy

Zespół kierowany przez Gurushankara Chandramouly z Thomas Jefferson University w Filadelfii Wykazał teraz po raz pierwszy, że ludzka polimeraza może również tłumaczyć segmenty RNA na DNA. Tak zwana polimeraza theta jest w rzeczywistości odpowiedzialna za naprawę uszkodzeń DNA, ale popełnia niezwykłą liczbę błędów. W przeciwieństwie do innych polimerów, nie posiada funkcji korekty – właściwości, którą dzieli z odwrotną transkryptazą.

„Dlatego postawiliśmy hipotezę, że polimeraza theta jest zdolna do syntezy DNA zależnej od RNA” – napisali naukowcy. Przetestowali tę hipotezę w serii eksperymentów. W tym celu porównali funkcję polimerazy theta z funkcją odwrotnej transkryptazy HIV. Rzeczywiście: polimeraza Theta była w stanie przetłumaczyć RNA na DNA, podobnie jak enzym HIV.

Główny transkrypt RNA przeciwko uszkodzeniom DNA

„Fakt, że ludzka polimeraza może to robić tak skutecznie, rodzi wiele pytań” – mówi Richard Pomerantz, członek Chandramoli’s Fellow. „Ta praca otwiera drzwi dla wielu innych badań, które pomogą nam zrozumieć znaczenie mechanizmu przekształcania wiadomości RNA w DNA w naszych komórkach”.

Jedną z możliwych funkcji może być to, że fragmenty RNA pomagają odtworzyć brakujące fragmenty w uszkodzonym DNA. W testach Polymerase theta działała wydajniej i powodowała mniej błędów podczas używania szablonu RNA do pisania nowych wiadomości DNA niż podczas kopiowania DNA do DNA. „To wskazuje, że główną funkcją polimerazy theta jest działanie jako odwrotna transkryptaza” – mówi Pomerantz.

Za pomocą krystalografii rentgenowskiej naukowcy zbadali strukturę polimerazy teta. Wynik: W zależności od tego, czy jako matrycy wykorzystuje RNA, czy DNA, polimeraza theta zasadniczo zmienia swoją strukturę. Zdaniem naukowców ta zdolność jest wyjątkowa wśród polimeraz i najwyraźniej umożliwia polimerazie theta pełnienie funkcji hybrydowej, w której łączy ona właściwości polimerazy powtarzalnej i odwrotnej transkryptazy.

Czy w ten sposób materiał genetyczny wirusa Corona dostaje się do naszego DNA?

Odkrycie tej nowej zdolności polimerazy może być jednym w kontekście context Pandemia korony Wyjaśnij poczynioną obserwację: niedawno przeprowadzone badanie wykazało, że części genomu koronawirusa znajdują się również w naszym DNA – chociaż SARS-CoV-2, w przeciwieństwie na przykład do HIV, nie posiada specjalnej odwrotnej transkryptazy. W świetle nowych odkryć wydaje się teraz, że możliwe jest, że polimeraza obecna w naszych komórkach mogła transkrybować wirusowe RNA do DNA, umożliwiając w ten sposób włączenie tych części wirusowego materiału genetycznego do naszego DNA.

Jednak naukowcy uważają za mało prawdopodobne, aby informacje ze szczepionek mRNA znalazły się również w ludzkim genomie. Dzieje się tak, ponieważ do rozpoczęcia odwrotnej transkrypcji zawsze wymagany jest tak zwany starter, z którym enzym może się związać. Chandramouly i współpracownicy dodali również odpowiednie materiały wyjściowe do wszystkich eksperymentów, aby polimeraza theta dokonała translacji żądanych sekwencji. Szczepionki nie dostarczają tej sekwencji inicjacji, a zatem, zgodnie z obecnym stanem wiedzy, nie dostarczają żadnego punktu wyjścia dla polimerazy theta lub odwrotnej transkryptazy.

Podejście do leczenia raka

Jednak odkrycia mogą być między innymi bardziej interesujące dla badań nad rakiem. Chociaż polimeraza theta rzadko występuje w zdrowych komórkach, jest silnie eksprymowana w miejscach nowotworowych. Wcześniej wiązano go z rozwojem komórek rakowych i opornością na leki chemioterapeutyczne. Jest to więc potencjalny cel dla przyszłych terapii przeciwnowotworowych.

„Bardzo ekscytujące będzie dalsze zrozumienie, w jaki sposób aktywność polimerazy theta na RNA przyczynia się do naprawy DNA i proliferacji komórek rakowych” – mówi Pomerantz.

Ten artykuł został napisany przez Nadję Podbregar