名称: 逆转录现象

主题词或关键词: DNA RNA 生命科学 遗传

逆转录现象是在遗传的中心法则发现之后，科学家们在某些体系中（如某些癌变过程中），又发现的一种新情况：在“逆转录酶”的作用下，能够发生以ＲＮＡ为模板，合成ＤＮＡ。逆转录的发现，无疑是对“遗传中心法则”的一个重要补充。逆转录现象表明，在蛋白质的合成过程中，不单ＤＮＡ能决定ＲＮＡ，而且ＲＮＡ同样可以决定ＤＮＡ，再通过ｍＲＮＡ翻译成蛋白质。后来科学家们发现这种逆转现象，不只是少数病毒所持有，其他病毒，甚至也是高级有机体的一种本能。

１９８９年，科学家们还发现ＲＮＡ分子具有酶的催化活性，因此有科学家认为在生命历史发展进程中的某个时刻，ＲＮＡ在逆转录酶作用下，能把遗传信息传递给ＤＮＡ。到底是先有ＤＮＡ还是先有ＲＮＡ？这个问题现在还没有终答案。
现代遗传学已经证明，DNA是生物遗传的主要物质基础。生物体的遗传特征是以遗传密码的形式编码在DNA分子上，表现为特定的核苷酸排列顺序，并且通过DNA的复制，把遗传信息由亲代传递给子代。在后代的个体发育中，遗传信息由DNA转录给RNA，然后通过mRNA翻译合成特异的蛋白质以执行各种生命功能，从而使后代表现出与亲代相似的遗传性状。这就是本世纪50年代末所确定的蛋白质合成的“中心法则”。
    “中心法则”确定后，人们发现并不是所有RNA都是在DNA模板上复制的。许多病毒并没有DNA，只有单链的RNA作为遗传物质。当这些病毒侵入寄主细胞后，能在RNA复制酶的作用下，进行自我复制。另外，在某些真核细胞里原有的信使RNA也能在复制酶的作用下复制自己。这样就需要对原来的“中心法则”进行修改，即不仅DNA可以进行自我复制，RNA也具有自我复制的功能。
    早在60年代人们就已经知道，放线菌素D能抑制DNA为模板合成RNA，而对以RNA为模板合成RNA的过程并无抑制作用。可是，当美国分子生物学家特敏(H．Temin)将放线菌素D加入一种只含有RNA的致癌病毒——劳斯肉瘤病毒(RSV)所寄生的细胞中培养时，却发现放线菌素D竟抑制了细胞中全部RNA的合成。这是什么原因呢？
    致癌RNA病毒是一种能引起鸟类、哺乳类动物白血病和肉瘤以及其它肿瘤的病毒。这类病毒侵染细胞后并不引起细胞死亡，而是使细胞发生恶性转化。特敏等注意到致癌RNA的复制行为与一般RNA病毒不同，用特异的抑制物(放线菌素D)能抑制致癌RNA病毒的复制，但不能抑制一般RNA病毒的复制。由于放线菌素D是专门抑制以DNA为模板的反应，可见致癌RNA病毒的复制过程，必然要涉及到DNA。后来经过实验，他发现，RSV不是以RNA为模板复制RNA，而是通过一种DNA作为中间物再合成RNA。于是，他便大胆地提出设想，致癌RNA病毒的复制需要经过一个DNA中间体(前病毒)，此DNA中间体可部分或全部整合到细胞DNA中去，并随细胞增殖而传递给子代细胞。细胞的恶性转化就是由前病毒引起的。为了证明自己的假说，特敏等人一直在努力寻找促使该现象发生的生物催化剂——逆转录酶。70年代初，特敏等人(1970)终于发现在RSV和鼠白血病病毒中含有一种能使遗传信息从单链病毒RNA转录到DNA上去的酶——依赖于RNA的DNA聚合酶，即逆转录酶，这样，特敏提出的前病毒学说终于得到了证明。目前，科学工作者已从几种不同的RNA肿瘤病毒中分离纯化了这种酶。我国著名生物学家童第周教授在用核酸诱导产生单尾鳍金鱼的实验中，也证明了在真核细胞中存在着逆转录现象。
    今天，已经弄清楚逆转录酶催化的DNA合成机理和反应进行所需的各种条件。同时也证明了在逆转录酶和内源RNA所组成的反应系统中，初期合成的产物为RNA-DNA杂交分子，反应延长时出现单链DNA和双链DNA。分子杂交实验证明，所合成的DNA为模板RNA的拷贝。逆转录酶具有双重功能，一方面它可以利用病毒RNA为模板，在其上合成出一条互补DNA链，形成RNA-DNA杂交分子；另一方面，它又以新形成的DNA链为模板，合成出另一条互补DNA链，形成双链DNA分子。另外，它还能专门水解RNA-DNA杂交分子中的RNA。
    逆转录现象的发现向人们展示了遗传信息传递方式的多样性，完善了中心法则，使人们对RNA的生物学功能有了更新、更深的认识，从而极大地丰富了DNA、RNA和蛋白质三者之间的相互关系。既然逆转录现象存在于所有致癌RNA病毒中，那么可以想见，它的功能可能与病毒的恶性转化有关。如果能找到这类酶的专一性抑制剂，就可以不损害健康细胞而达到治疗肿瘤的目的。