逆轉錄

逆轉錄（reverse transcription）是以RNA為模板合成DNA的過程，即RNA指導下的DNA合成。此過程中，核酸合成與轉錄（DNA到RNA）過程與遺傳信息的流動方向（RNA到DNA）相反，故稱為逆轉錄。逆轉錄過程是RNA病毒的複製形式之一，需逆轉錄酶的催化。逆轉錄過程的揭示是分子生物學研究中的重大發現，是對中心法則的重要修正和補充。人們通過體外模擬該過程，以樣本中提取的mRNA為模板，在逆轉錄酶的作用下，合成出互補的cDNA，構建cDNA文庫，並從中篩選特異的目的基因。該方法已成為基因工程技術中最常用的獲得目的基因的策略之一。

基本信息

• 中文名：逆轉錄
• 英文名：reverse transcription

• 發現於：RNA病毒
• 應 用：cDNA合成；cDNA文庫的建立

簡介

圖示

逆轉錄（reverse transcription）是以RNA為模板合成DNA的過程，即RNA指導下的DNA合成。是RNA病毒的複製形式，需逆轉錄酶的催化。愛滋病病毒(HIV)就是一種典型的逆轉錄病毒。
逆轉錄與反轉錄嚴格意義上來說沒有什麼區別，但是逆轉錄是RNA類病毒自主行為，在整合到宿主細胞內以RNA為模板形成DNA的過程；反轉錄是進行基因工程過程中，人為地提取出所需要的目的基因的信使RNA，並以之為模板人工合成DNA的過程。二者雖同為RNA→DNA的過程，但地點不同，相對性的來說，逆轉錄在體內，反轉錄在體外。

逆轉錄酶與逆轉錄過程

逆轉錄過程

逆轉錄過程由逆轉錄酶催化，該酶也稱依賴RNA的DNA聚合酶（RDDP），即以RNA為模板催化DNA鏈的合成。合成的DNA鏈稱為與RNA互補DNA（cDNA）。逆轉錄酶存在於一些RNA病毒中，可能與病毒的惡性轉化有關。人類免疫缺陷病毒（HIV）也是一種RNA病毒，含有逆轉錄酶。在小鼠及人的正常細胞和胚胎細胞中也有逆轉錄酶，推測可能與細胞分化和胚胎髮育有關。

逆轉錄酶

大多數反轉錄酶都具有多種酶活性，主要包括以下幾種活性。①DNA聚合酶活性；以RNA為模板，催化dNTP聚合成DNA的過程。此酶需要RNA為引物，多為賴氨酸的tRNA，在引物tRNA3′－末端以5′→3′方向合成DNA。反轉錄酶中不具有3′→5′外切酶活性，因此沒有校正功能，所以由反轉錄酶催化合成的DNA出錯率比較高。②RNase H活性；由反轉錄酶催化合成的cDNA與模板RNA形成的雜交分子，將由RNase H從RNA5′端水解掉RNA分子。③DNA指導的DNA聚合酶活性；以反轉錄合成的第一條DNA單鏈為模板，以dNTP為底物，再合成第二條DNA分子。除此之外，有些逆轉錄酶還有DNA內切酶活性，這可能與病毒基因整合到宿主細胞染色體DNA中有關。反轉錄酶的發現對於遺傳工程技術起了很大的推動作用，目前它已成為一種重要的工具酶。用組織細胞提取mRNA並以它為模板，在反轉錄酶的作用下，合成出互補的DNA(cDNA)，由此可構建出cDNA文庫(cDNA library)，從中篩選特異的目的基因，這是在基因工程技術中最常用的獲得目的基因的方法。

逆轉錄的簡要過程表示

逆轉錄酶的作用是以dNTP為底物，以RNA為模板，tRNA(主要是色氨酸tRNA)為引物，在tRNA3′桹H末端上，按5′→3′方向，合成一條與RNA模板互補的DNA單鏈，這條DNA單鏈叫做互補DNA(complementary DNA, cDNA)，它與RNA模板形成RNA樳NA雜交體。隨後又在反轉錄酶的作用下，水解掉RNA鏈，再以cDNA為模板合成第二條DNA鏈。至此，完成由RNA指導的DNA合成過程。

逆轉錄病毒複製方式

DNA雜交體-dsDNA-整合於細胞DNA-轉錄mRNA

生物學意義

逆轉錄的發現有重要的理論意義和實踐意義。
（1）對分子生物學的中心法則進行了修正和補充，修正後的中心法則表示為：是指遺傳信息從DNA傳遞給RNA，再從RNA傳遞給蛋白質，即完成遺傳信息的轉錄和翻譯的過程。也可以從DNA傳遞給DNA，即完成DNA的複製過程。這是所有有細胞結構的生物所遵循的法則。某些病毒中的RNA自我複製（如菸草花葉病毒等）和在某些病毒中能以RNA為模板逆轉錄成DNA的過程（某些致癌病毒）。有些病毒（如阮病毒，即瘋牛病病毒）以蛋白質直接形成蛋白質。
（2）在致癌病毒的研究中發現了癌基因，在人類一些癌細胞如膀胱癌、小細胞肺癌等細胞中，也分離出與病毒癌基因相同的鹼基序列，稱為細胞癌基因或原癌基因。癌基因的發現為腫瘤發病機理的研究提供了很有前途的線索。
（3）在實際工作中有助於基因工程的實施。由於目的基因的轉錄產物易於製備，可將mRNA反向轉錄形成DNA用以獲得目的基因。