反轉錄酵素（Reverse Transcriptase）

反轉錄酵素（Reverse Transcriptase）
國立臺灣大學生命科學系研究助理徐翡曼

在分子生物學中，遺傳中心法則（central dogma）係指去氧核醣核酸（DNA）經轉錄作用（transcription）合成核醣核酸（RNA），再轉譯（translation）成作用分子蛋白質，進而影響生物體的功能。然而在1970年，科學家Howard Temin及David Baltimore發現，在特定的RNA腫瘤病毒如勞氏肉瘤病毒（R-MLV）中，有特殊的反轉錄酵素（reverse transcriptase），能將遺傳信息經由反轉錄作用（reverse transcription），從RNA反轉錄成DNA。同樣的反轉錄作用也陸續被發現存在於真核生物中，如反轉錄跳躍分子（retrotransposon）及端粒體（telomere）的合成。此發現與相關研究在1975年獲得了諾貝爾生物醫學獎。

反轉錄病毒

反轉錄酵素具有RNA依賴性DNA聚合酶（RNA-dependent DNA polymerase）的活性，以反轉錄病毒（retrovirus）為例，其基因體中具有2條正股RNA，在侵入宿主細胞後，反轉錄酵素會以RNA作為模板，反轉錄出單股的互補DNA，進而由DNA依賴性DNA聚合酶（DNA-dependent DNA polymerase）合成雙股DNA，將病毒的遺傳信息嵌入宿主基因體中，再在宿主細胞內依轉錄及轉譯作用，合成新的病毒蛋白質，最後組出成熟的病毒顆粒。其中最廣為人知的即為人類後天免疫缺乏病毒HIV，現今許多反傳錄病毒藥物即為反轉錄酵素的抑制劑。由於反轉錄酵素不具有校正（proof reading）的功能，其反轉錄出的DNA較容易發生錯誤，也因此提高了反轉錄病毒的基因突變率。

真核生物

在真核生物中的線性染色體末端具有端粒體（telomere），其功能在於保護染色體末端不在DNA複製時縮短。端粒酶（telomerase）本身為帶有RNA模板的反轉錄酵素，可在DNA末端合成寡核苷酸（oligonucleotide），並加入固定且重複的DNA序列，如人類的端粒體序列為(TTAGGG)n，保護真核細胞的染色體在進行DNA複製時不會急速縮短。另外，真核生物的基因體中帶有反轉錄跳躍基因（retrotransposon），反轉錄酵素會將轉錄出的跳躍基因RNA反轉錄為DNA，再嵌入細胞染色體中，引發染色體的變異。

分子生物學中的應用

反轉錄酵素的發現與分離純化將聚合酶鏈鎖反應（PCR）推進到RNA的層次，稱為反轉錄聚合酶鏈鎖反應（RT-PCR）。由於mRNA是具有轉錄意義的遺傳分子，將其序列反轉錄回互補DNA，再以聚合酶鏈鎖反應放大，即可獲得不帶有內插子（intron）的基因序列，來建構互補DNA（complementary DNA）資料庫，進而探討生物體內的基因表現。現今也常利用反轉錄酵素製作生物體的轉錄體資料庫。在基因工程上，將真核生物的基因序列轉殖入細菌，即可利用細菌製作蛋白質。但細菌不具有裁切內插子的機制，無法製作出等同於真核生物的作用蛋白質。反轉錄酵素可合成互補DNA，彌補此項缺失，現今的合成胰島素即是將胰島素基因轉殖入細菌製作重組蛋白，大幅降低胰島素的價格，是糖尿病人的一大福音。

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參考資料

1. http://en.wikipedia.org/wiki/Reverse_transcriptase
2. Nicholas H. Acheson, Foundamentals of Molecular Virology, Wiley.
3. Patrick R. Murray, Ken S. Rosenthal, George S. Kobayashi, Michael A. Pfaller, Medical Microbiology, Elsevier.