正常人体功能第2版：反转录酶催化cDNA合成

反转录（reverse transcription，反向转录、逆转录）是指在反转录酶催化下，以RNA为模板，dNTP为原料合成DNA的过程。

1964年Temin根据放线菌素D特异抑制致癌病毒在癌细胞中复制的实验，提出致癌RNA病毒在癌细胞复制中需先合成DNA（前病毒），此DNA插入到细胞DNA中，再转录出RNA，其表达产物使细胞癌变。1970年Temin和Baltimore分别从Rous病毒和鼠白血病病毒中分离出了反转录酶（reverse transcriptase），亦称RNA指导的DNA聚合酶（RNA directed DNA polymerase，RDDP），从而证明了RNA可反转录成DNA。

图21-9　反转录酶催化的cDNA合成

反转录酶功能是：①以RNA为模板，dNTP为原料，按5′→3′方向合成DNA，合成起始时需色氨酸tRNA（tRNATrp）作引物。②具有核酸酶H作用，能特异从DNA—RNA杂交体中切除RNA及引物。③具有DNA pol的作用，以单链DNA为模板，合成双链DNA。(www.xing528.com)

反转录的基本过程（图21-9）是反转录酶以（病毒）RNA（正链）为模板，以dNTP为原料，在tRNATrp引物的3′-OH上接续合成DNA（负链），形成RNADNA杂交体。DNA负链合成快完成时，模板RNA和引物先后被反转录酶水解除去，留下单股DNA负链，称互补DNA（complementary DNA，cDNA）。反转录酶再以DNA负链为模板，催化合成DNA单链（正链）成为DNA双链。此双链DNA保留了病毒RNA遗传信息，可直接整合到宿主细胞DNA中，转录出RNA病毒的RNA，进而合成RNA病毒，故称之为前病毒（provirus）。

反转录作用的发现，扩充和发展了中心法则，即在Crick提出的中心法则的基础增添了RNA反转录成DNA、RNA自身复制及其表达，而且还使人们对RNA病毒致癌机制有了进一步的认识。后来又发现反转录酶也存在于正常细胞，如蛙卵、正在分裂的淋巴细胞、胚胎细胞等，推测可能与细胞分化和胚胎发生有关。在基因工程中，当目的基因制备困难时，可根据已知某蛋白质的氨基酸顺序，合成其mRNA，再以mRNA为模板反转录成cDNA，后者扩增后既可作cDNA探针，也可再转变成cDNA双链，进行DNA重组或建立cDNA文库，从中很易筛选出目的基因。