Page 262 - 第九版生物化学

第十二章 DNA 的合成 247

—、逆转录病毒的基因组 RNA 以逆转录机制复制

RNA 病毒的基因组是 RNA 而不是 DNA, 其复制方式是逆转录 (reverse transcription) , 因此也称为 免 kk y,2 018

逆转录病毒 (retrovirus) ~。 但是并非所有的 RNA 病毒都是逆转录病毒 。 逆转录的信息流动方向

(RNA-DNA) 与转录过程 (DNA-RNA) 相反，是一种特殊的复制方式 。 1970 年， H. Temin 和 D. Balti-
more 分别从 RNA 病毒中发现能催化以 RNA 为模板合成双链 DNA 的酶，称为逆转录酶 (reverse trari-
scriptase) , 全称是依赖 RNA 的 DNA 聚合酶 (RNA-dependent DNA polymerase) 已

从单链 RNA 到双链 DNA 的生成可分为三步（图 12-18) : 首先是逆转录酶以病毒基因组 RNA 为

模板，催化 dNTP 聚合生成 DNA 互补链，产物是 RNA/DNA 杂化双链 。 然后，杂化双链中的 R凶?i被逆

转录酶中有 RNase 活性的组分水解，被感染细胞内的 RNase H (H = Hybrid) 也可水解 RNA 链。 RNA

分解后剩下的单链 DNA 再用作模板，由逆转录酶催化合成第二条 DNA 互补链。逆转录酶有三种活
性： RNA 指导的 DNA 聚合酶活性， DNA 指导的 DNA 聚合酶活性和 RNase H 活性，作用需 Z汒为辅因
子 。 合成反应也按照 5'-3' 延长的规律 。 有研究发现，病毒自身的 tRNA 可用作复制引物。

5' 转一录一酶~ AAAAAA3'

,,_-----i;合成cDN:第一链- -i 逆转录酶
RNA模板

RNA八）NA 5'- - - - - - ____ AAAAAA3'
i3' 杂化双链 3'
RNase H 51 i碱水解 T1T1T1'5'

3' 5' 单链DNA C;=3, l 七 1'1'1'1'1'5'

合成 cDNA第二链 l 逆转录酶 lDNA聚合酶 I

5' 3' 双链DNA 5'

C3' 5' i 3'
S1核酸酶
整合 v 5',3

3'

（＼宿主基（因'.~DNA/')) 5'
(b)

图 12 -18 逆转录酶催化的 cDNA 合成
(a) 逆转录病毒细胞内复制 。 病毒的 tRNA 可作为 cDNA 第 二链合成的引物； (b) 试管内合成 cD-
NA 。 单链 cDNA 的 3' 端能够形成发夹状的结构作为引物，在大肠杆菌聚合酶 I Klenow 作用下，
合成 cDNA 的第二链

按上述方式， RNA 病毒在细胞内复制成双链 DNA 的前病毒 (provirus) 。前病毒保留了 RNA 病毒

全部遗传信息，并可在细胞内独立繁殖 。 在某些情况下，前病毒基因组通过基因重组 (gene recombina-
tion) 插入到细胞基因组内，并随宿主基因一起 复 制和表达 。 这种重组方式称为整合 (integration) 。
前病毒独立繁殖或整合，可成为致病的原因 。

二、逆转录的发现发展了中心法则 叽 1ij

逆转录酶或逆转录现象的发现是分子生物学研究中的重大事件 。 中心法则认为， DNA 的功能兼

有RN遗A传同信样息兼的有传遗代传和信表息达传，代因功此能D。NA这处是于对生传命统活的动中的心中法心则位的置挑。战逆。 转录现象说明，至少在某些生物，

..