结构生物化学/逆转录
逆转录是将单链RNA转录成双链DNA的过程。该方法的名称来源于其与转录方向相反。它还涉及逆转录酶、引物、dNTPs和RNase抑制剂的参与。
逆转录酶，也被称为RNA依赖性DNA聚合酶，是一种将单链RNA转录成双链DNA的DNA聚合酶。它还有助于在RNA被逆转录成单链cDNA后形成双螺旋DNA。正常的转录涉及从DNA合成RNA；因此，逆转录是转录的逆过程。
步骤a：称为引物的负链与tRNA结合形成第一条DNA链，并以聚合酶结合模式与tRNA的3'端相互作用。
步骤b：该酶通过以RNase H模式与RNA模板结合来切割RNA模板。
步骤c：逆转录酶利用PPT序列作为引物，以聚合酶模式结合，合成第二条DNA链。
逆转录病毒将遗传信息存储在RNA上。逆转录病毒的例子包括HIV和AIDS。逆转录病毒从RNA流向DNA。病毒被包裹在蛋白质外壳中，无法独立生长，因此在没有宿主的情况下无法生存。
尽管艾滋病是一种利用逆转录酶的可怕疾病，但人类对其负有相当大的债务。逆转录酶在基因表达（通过基因芯片）和蛋白质合成（mRNA---逆转录酶--->cDNA-->注入重组质粒-->插入大肠杆菌-->让大肠杆菌合成更多的原始mRNA-->让该mRNA翻译成相应的蛋白质）的研究中得到了广泛的应用。
有时，该方法中起辅助作用的酶，如逆转录酶，会出错，导致对RNA序列的错误解读。这会导致所有病毒产生的单一感染细胞之间的差异。相反，它们在表面外壳和酶中形成了各种分子差异，给科学家发明相应的疾病药物带来了困难。因此，由于HIV表面分子不断发生变化，很难用疫苗来对抗HIV。
有一段时间，逆转录酶被认为是许多HIV研究的理想靶点。研究发现，如果没有逆转录酶，突变的DNA片段就无法整合到宿主细胞中，因此也无法复制。
因此，第一类主要的药物被发现是针对这种酶，以减缓HIV感染，称为逆转录酶抑制剂。它们是：AZT、3TC、d4T、ddc和ddl，它们阻断病毒RNA向DNA的转录。然而，HIV表面分子的不断变化限制了这些药物的效果。
从20世纪90年代到2006年，已经出现了相当多的药物疗法，但对新型增强型药物的研究仍在继续。**高效抗逆转录病毒治疗（HAART）**由三种不同的HIV治疗方法组成；蛋白酶抑制剂、非核苷类逆转录酶抑制剂和核苷类逆转录酶抑制剂。（HAART介绍视频 HAART)对于**蛋白酶抑制剂（PI）**，该药物的主要靶点是抑制病毒蛋白酶，而病毒蛋白酶反过来负责病毒多肽的蛋白水解加工。还有一种**非核苷类逆转录酶抑制剂（NNRTI）**与两种**核苷类逆转录酶抑制剂（NRTI & NtRTI）**联合使用。NNRTI是非竞争性抑制剂，这意味着它通过结合到不同部位的逆转录酶来结合到逆转录酶上。结果导致结合位点形状发生改变，催化能力减弱。将此与病毒DNA相关联，我们看到目标酶的蛋白质结构域的移动被阻止。这意味着DNA合成不会发生。核苷类逆转录酶抑制剂（NRTI & NTRI）反而作为竞争性底物抑制剂起作用。竞争性抑制剂发生在底物与抑制剂在活性位点竞争时。与逆转录酶相关联，我们在过程中看到正常的DNA的脱氧核苷酸与旨在延长病毒DNA链的脱氧核苷酸竞争。因此，脱氧核糖基单元现在有一个3'-OH基团。这意味着脱氧核苷酸无法形成延长DNA链所必需的下一个5'-3'磷酸二酯键。这被称为链终止。（有关该过程的总体视觉效果 NRTI）。[1]
另一种HIV/AIDS抑制剂是**二酮芳基（DKA）整合酶抑制剂**。整合酶是第三种病毒酶，它具有两步催化作用。
1. **3'加工**：整合酶催化病毒cDNA的3'端的加工。该加工对应于病毒cDNA的3'端的内切核酸酶切割。
2. **链转移**：从3'加工开始，病毒的3'-OH cDNA末端与受体DNA的5'-DNA磷酸盐连接，受体DNA是宿主染色体。
**整合前复合体**：这种大分子在3'加工期间和之后形成，并进行核转运。它将经过3'加工的病毒cDNA末端与病毒和细胞蛋白一起带入细胞核，然后再进行整合。**DKA**旨在阻止链转移步骤（步骤2）。其他抑制剂阻断链转移步骤和3'加工。这种整合酶抑制剂仍在试验中，以帮助在未来发现更特异的抗艾滋病药物。[2]
以下列出了目前已获FDA批准的抗艾滋病疗法，按以下顺序排列：FDA批准年份、品牌名称、通用名称和制造商。
**融合抑制剂** 2003年 Fuzeon 恩夫韦肽（T-20）罗氏制药与Trimeris
核苷类逆转录酶抑制剂（NRTIs）
1987年 齐多夫定（AZT）葛兰素史克
1991年 叠氮胸腺嘧啶（ddI）百时美施贵宝
1992年 扎西替丁（ddC）罗氏制药
1994年 司他夫定（d4T）百时美施贵宝
1995年 拉米夫定（3TC）葛兰素史克
1997年 替诺福韦+齐多夫定 葛兰素史克
1998年 替诺福韦 葛兰素史克
2000年 替诺福韦+拉米夫定+齐多夫定 葛兰素史克
2000年 叠氮胸腺嘧啶（ddI）百时美施贵宝
2001年 替诺福韦酯 吉利德科学
2003年 艾美替比韦（FTC） 吉利德科学
2004年 替诺福韦+拉米夫定 葛兰素史克
2004年 替诺福韦+艾美替比韦 吉利德科学
非核苷类逆转录酶抑制剂（NNRTIs）
1996年 维拉米尔 奈韦拉平 保龄宝
1997年 瑞斯克利多 替拉维定（DLV）辉瑞
1998年 苏斯提夫 替诺福韦 百时美施贵宝
蛋白酶抑制剂（PIs）
1995年 因维拉司 沙奎那韦 罗氏制药
1996年 诺维尔 利托那韦 惠氏
1996年 克利昔万 茚地那韦（IDV）默克
1997年 维拉塞普 奈非那韦 辉瑞
1997年 福托维斯 沙奎那韦甲磺酸盐 罗氏制药
1999年 阿格纳司 氨匹利那韦 葛兰素史克
2000年 卡列特 洛匹那韦+利托那韦 惠氏
2003年 雷亚特 阿扎那韦 百时美施贵宝
2003年 雷西瓦 福沙匹利那韦 葛兰素史克
[3]
了解端粒的结构对于基因组稳定性至关重要。端粒的失调会导致细胞凋亡（细胞死亡）和细胞增殖异常。端粒酶是维持大多数真核细胞中端粒重复序列的关键酶。这种端粒酶由一个逆转录酶和一个控制端粒末端重复序列富含 G 链合成的 RNA 链组成。端粒酶逆转录酶包含特定且可变的 C 末端和 N 末端延伸，它们侧翼一个类似于逆转录酶的中心结构域。端粒酶逆转录酶具有两个可区分的特性，即与端粒酶 RNA 的稳定结合能力以及重复转录 RNA 片段的能力。
在真核生物中，端粒是位于线性染色体末端的核蛋白。它由短的序列以及直接或间接与这些序列相互作用的蛋白质组成。端粒的功能之一是保护染色体末端免受降解和其他不适合染色体的反应。它还促进减数分裂和有丝分裂期间的染色体分裂。端粒复制不完全会导致 DNA 丢失，这被称为“末端复制问题”。端粒酶在细菌细胞中非常重要，是细胞群体繁殖所必需的。另一方面，在真核生物中，端粒酶在正常的体细胞组织中被抑制，但在性器官组织（如卵巢和睾丸）中高度表达。由于端粒酶在癌细胞中上调，因此它被认为是癌症治疗的一个可行的靶点。 [4]
1-3.^ 用于治疗 HIV/AIDS 的整合酶抑制剂 Yves Pommier、Allison A. Johnson 和 Christophe Marchand。第 4 卷。2005 年 3 月。
4. 1Bloomfield 老龄化研究中心，Lady Davis 医学研究学院，Sir Mortimer B. Davis 犹太综合医院，以及麦吉尔大学解剖学和细胞生物学系以及医学系，加拿大魁北克省蒙特利尔