一、逆转录酶的类型:
逆转录酶(Reverse Transcriptase),又称反转录酶,RT酶。逆转录酶是以RNA为模板指导三磷酸脱氧核苷酸合成互补DNA(complementary DNA,cDNA)的酶。
• 人类免疫缺陷病毒1型HIV-1逆转录酶(PDB:1HMV):有两个亚基,分别具有66和51kDa的分子量。人类免疫缺陷病毒又称艾滋病病毒。
• 来自禽成髓细胞瘤病毒的AMV逆转录酶,具有两个亚基,63kDa亚基和95kDa亚基。
• 来自莫洛尼鼠白血病病毒的MMLV逆转录酶,是单个75kDa的单体。
• 端粒酶逆转录酶,维持真核染色体的端粒。
其中,AMV和MMLV是分子PCR检测常用的两种逆转录酶。
二、AMV和MMLV两种逆转录酶的区别:
首先,两种转录酶的来源不同,AMV来自禽成纤维病毒逆转录酶,MMLV来自鼠白血病逆转录酶;
其次,它们的反应温度不同:AMV的热稳定性较高,反应温度可达55℃,对次级结构耐受;MMLV的热稳定性较低,最适温度为37℃;
此外,RNaseH活性也不同:AMV的RNaseH活性比MMLV高,由于RNaseH活性同反转录酶的聚合酶活性相互竞争RNA模板与DNA引物或cDNA延伸链间形成的杂合链,并降解RNA(DNA复合物中的RNA链)。被RNaseH活性所降解的RNA模板不能再作为合成cDNA的有效底物,降低了cDNA合成的产量和长度,这点来说AMV不如MMLV效果好。
总的来说,虽然AMV的热稳定性好,对抗二级结构和高GC的能力强,但其合成cDNA的长度短,得率低,因此MMLV是市场主流产品。目前,野生型MMLV已可以通过基因改造弥补这些不足。
表1 AMV和MMLV(野生型)的区别
三、如何选择逆转录酶
1、RNase H活性要低
RNase H活性强会导致RNA模板在全长逆转录完成之前可能被降解,因此实验中需要规避这一点。此外,RNase H活性还可能会与逆转录酶中的活性聚合酶竞争从而降低逆转录效率。为了更好地合成cDNA,通过在逆转录酶的RNase H结构域中引入突变,逆转录酶的RNase H活性降低甚至完全消除。这种突变通常可以增加长链cDNAs的产量,促进其合成。
2、合成能力要高
合成能力高的逆转录酶可以在更短的反应时间内合成更长的cDNA链。逆转录酶的合成能力与其对RNA模板的亲和力有关,具有高合成能力的逆转录酶对可能来源于RNA的常见抑制剂具有抗性。这些抑制剂包括来自血液和粪便的肝素和胆汁盐,来自土壤和植物的腐殖酸和多酚,以及来自福尔马林固定,石蜡包埋(ffpe)样品的福尔马林和石蜡。它们通常与RNA竞争性结合,间接降低逆转录酶的合成活性。而具备高合成能力的逆转录酶能够更好地克服这种抑制,在面对低质量和低丰度的RNA样品时,高合成能力的逆转录酶仍然表现更好。
3、耐高温能力要强
逆转录酶的主要功能取决于RNA依赖性DNA聚合酶和RNase H酶活性,但逆转录酶的耐高温能力是cDNA合成的重要影响因素。传统MMLV不耐高温,只能在相对较低的温度(37℃)下维持其酶活性。反应温度的升高有助于使具有坚固二级结构和/或高GC含量的RNA变性,并且提高引物与目标基因结合的特异性,使得逆转录酶能够读取序列,从而能够实现全长cDNA的合成,产量更高,RNA也能够更好的逆转录为cDNA。不少国外厂家如Qiagen、Takara、国内的Starvio都已有性能不错的逆转录酶产品。