Фермент тварин клітин здатний копіювати РНК в ДНК.
Генетична інформація у всіх організмів записана в нуклеїнових кислотах у вигляді послідовності чотирьох генетичних букв - молекул нуклеотидів. У наших клітинах головний носій генетичної інформації - ДНК, дезоксирибонуклеїнова кислота. Але щоб інформація запрацювала, її потрібно скопіювати в РНК, рібонуклеїнову кислоту. З РНК можуть працювати молекулярні машини, які синтезують білки. Є ще ряд різновидів РНК, які працюють самі по собі: входять до складу складних молекулярних комплексів, допомагають синтезувати білки, контролюють активність генів. Але і у випадку з білками, і у випадку з регуляторними РНК генетична інформація копіюється з ДНК в РНК.
Якийсь час вважалося, що інформація рухається тільки в одному напрямку - з ДНК в РНК, і потім, якщо потрібно, з РНК в білок. Це правило назвали основною догмою молекулярної біології, і здавалося, що винятків з нього немає. Але потім виявилося, що на світі є ретровіруси, у яких є спеціальні білки, що переносять інформацію з РНК на ДНК. Взагалі ретровіруси належать до величезної групи РНК-вірусів, у яких геном існує не у вигляді ДНК, а вигляді РНК. Власне, коронавіруси - якраз одні з РНК-вірусів. Але у більшості таких вірусів на РНК просто синтезуються білки, сама РНК копіюється в нові РНК, і ніякого перенесення інформації у зворотний бік немає. А ось ретровіруси вміють це робити за допомогою зворотних транскриптаз. Якщо транскрипцією називають синтез РНК на ДНК-шаблоні, то зворотною транскрипцією називають синтез ДНК на РНК-шаблоні. До ретровірусів відноситься, наприклад, ВІЛ. Роблячи ДНК-копії свого геному, він здатний вбудовуватися в клітинні хромосоми.
Через ретровірусів основну догму молекулярної довелося підправити: інформація між ДНК і РНК тепер рухалася в двох напрямках. Але крім ретровірусів, здавалося, на такий трюк більше ніхто не здатний. Однак співробітники Університету Томаса Джефферсона показали, що у людини і взагалі у ссавців є фермент, який може синтезувати ДНК на послідовності РНК. Сам фермент, власне, і так був відомий - це одна з чотирнадцяти ДНК-полімераз, які синтезують ДНК на ДНК. Вони потрібні для копіювання генома перед клітинним поділом і для виправлення мутацій в ДНК. Дослідники звернули увагу на те, що одна з полімераз, тета-полімераза, в чомусь схожа на зворотну транскриптазу ВІЛ. Виявилося, що тета-полімераза може синтезувати ДНК не тільки на інший ДНК, але і на РНК. Причому коли вона копіює РНК в ДНК, вона робить менше помилок, ніж коли копіює ДНК в ДНК. Тобто зворотне перенесення генетичної інформації, з РНК в ДНК, цілком можливе і у ссавців, завдяки їх власним ферментам. Результати досліджень опубліковані в Science Advances.
Насправді у нас (і у інших тварин) є ще один фермент зі схожою активністю - це відома теломераза. Її зазвичай згадують у зв'язку з теломерами, кінцевими ділянками хромосом, які вкорачуються з кожним клітинним поділом - тому що вищезгадані полімерази, які подвоюють геном, не можуть дочитати хромосомну ДНК до самого кінця, частина послідовності хвоста-теломери залишається нескопійованою. Довжина теломер - одна з ознак старіння: коли теломери стають дуже короткими, клітина вже не може ділитися і гине. Фермент теломеразу ж здатний подовжувати теломери, правда, робить він це не у всіх клітинах, а тільки в стовбурових (і в деяких злоякісних). Щоб подовжити теломірну ДНК, теломераза використовує шматок РНК - тобто працює, як зворотна транскриптаза. Тільки той шматок РНК, з яким працює теломераза - особливий, і теломераза носить цю РНК скрізь із собою. Іншими словами, теломераза не зовсім схожа на справжню зворотну транскриптазу, тому що справжня транскриптаза буде працювати з будь-яким РНК-шаблоном.
Дослідники, які виявили «нову стару» зворотну транскриптазу - тета-полімеразу - в клітинах тварин, вважають, що вона може грати якусь в роль у появі ракових клітин. З іншого боку, наприкінці минулого року ми писали, що новий коронавірус може вбудовуватися в хромосоми. Щоб вбудуватися в ДНК клітини, коронавірусу потрібно скопіювати свою РНК в ДНК, але свого ферменту для цього у нього немає. У тих експериментах коронавірусу допомагали зворотні транскриптази стародавніх ретровірусів, які колись вбудувалися в наш геном, так в ньому і заснули - їх спеціально будили, щоб перевірити, чи зможуть вони «врізати» коронавірусні гени в клітинну ДНК. Однак з урахуванням нових даних можна припустити, що звичайний клітинний фермент може зробити те ж саме. Правда, щоб підтвердити, чи дійсно тета-полімераза вбудовує віруси в нашу ДНК, все-таки потрібні додаткові експерименти.