DRT of defensie-geassocieerde reverse-transcriptase is een enzym dat geassocieerd is met niet-coderend RNA (ncRNA). Het gebruikt dit RNA of de eigen eiwitstructuur als matrijs om DNA te polymeriseren. Het enzym maakt deel uit van een ribonucleoproteïne (RNP)-complex dat prokaryoten verdedigt tegen bacteriofagen, de virussen die hen besmetten en doden.

In Drt3, een van de leden van de DRT-familie, bevinden zich in het actieve centrum van het enzym aminozuren die een RNA-streng nabootsen die als sjabloon ofwel matrijs kan dienen voor de synthese van DNA. Het fenomeen wordt gezien als een DNA-polymerisatie zonder matrijs en dit is in strijd met het centrale dogma. Deze eigenschap van het enzym Drt3 is vrij algemeen verspreid onder prokaryoten, maar werd pas in 2026 voor het eerst beschreven.

Algemeen thumb|Defensie-geassocieerde reverse-transcriptase 2 (DRT2) van de bacterie Klebsiella pneumoniae. Het DRT2-systeem vormt een uiterst effectieve verdedigingsbarrière tegen fagen. Het ncRNA-molecuul dient als een belangrijke mediator voor reverse transcriptie (RT) terug naar enkelstrengs DNA via een gespecialiseerde reverse transcriptiereactie. De RT is in staat informatie van de ncRNA-matrijs continu in DNA vast te leggen. Wanneer een faag de gastcel succesvol binnendringt, activeert deze unieke DNA-structuur de synthese van een tweede complementair enkelstrengs DNA, dat uiteindelijk een stabiel dubbelstrengs DNA-product vormt dat mRNA produceert. Dit codeert voor een oneindig ORF-Neo zonder stopcodon. De toxiciteit van Neo neemt toe naarmate het aantal herhalingen toeneemt. Ten slotte zullen de transcriptie van het repetitieve mRNA en de translatie van het repetitieve Neo-eiwit de replicatie, proliferatie en verspreiding van de faag in de gastcel remmen.|300x300pxDRT-systemen behoren tot een bredere groep van verdedigingselementen die gebruik maken van reverse-transcriptase (RT). In tegenstelling tot klassieke reverse transcriptases, die RNA kopiëren naar DNA met behulp van standaard matrijs-afhankelijke mechanismen, maken DRT-complexen vaak gebruik van hybride strategieën waarbij RNA-matrijzen, eiwit-matrijzen of matrijs-onafhankelijke polymerisatie betrokken zijn.

Het systeem maakt gebruik van ncRNA dat meerdere rollen heeft: het dient als matrijs voor DNA-synthese, biedt structuur voor de assemblage van het complex en dient als regulerend element dat de enzymatische activiteit controleert.

DRT-ribonucleoproteïnecomplexen vertonen overeenkomsten met verschillende bekende biologische systemen:

Telomerase: gebruikt een interne RNA-matrijs voor repeterende synthese CRISPR-cas: RNA-gestuurde antivirale afweermechanismen Groep II introns: mobiele elementen die reverse transcriptasen coderen

In tegenstelling tot deze ribonucleoproteïnecomplexen maken DRT ook gebruik van eiwitgestuurde synthese van DNA en produceren ze repetitieve DNA-producten.

Representatief DRT Binnen de DRT familie bezitten DRT2, DRT3a, DRT3b en DRT9 alle drie co-regulerende mechanismen tussen eiwitten en niet-coderend RNA (ncRNA) om afweerfuncties uit te voeren.

DRT2-systemen produceren lange, repetitieve complementaire DNA-sequenties, die in sommige gevallen niet rechtstreeks in het genoom gecodeerd zijn. Er wordt aangenomen dat bijbehorende ncRNA bijdraagt aan het syntheseproces door als matrijs of structurele gids te dienen.

DRT3 bestaat uit twee afzonderlijke reverse transcriptasen, Drt3a en Drt3b, en uit een ncRNA. Het ncRNA bevat een geconserveerd ACACAC-motief dat als sjabloon dient voor DNA-synthese. Drt3a synthetiseert een poly(GT)-DNA-streng met behulp van het ncRNA-sjabloon. Drt3b synthetiseert de complementaire poly(AC)-streng zonder nucleïnezuursjabloon, via een eiwitgestuurd mechanisme. Hierbij dient de eiwitstructuur van het enzym als matrijs. Dit systeem produceert dubbelstrengs repetitief DNA.

DRT9-systemen synthetiseren poly(A)-rijke DNA-strengen en zijn ook geassocieerd met een ncRNA-component. De structuur van het ncRNA is nodig voor het ineenzetten en activeren van het complex en voor de oligomerisatie van de reverse transcriptase.

Mechanisme DRT-complexen worden over het algemeen geactiveerd tijdens een faaginfectie. De complexen maken gebruik van reverse transcriptase om DNA- of RNA-strengen te synthetiseren die na een infectie met een faag een toxisch eiwit afschrijven dat de faagreplicatie of totstandkoming ervan verstoort. Kenmerken zijn onder andere:

RNA-gedreven DNA-synthese (vergelijkbaar met telomerase) Template-onafhankelijke polymerisatie Eiwitgestuurde nucleotide-incorporatie

Zie ook Bacteriofaag Reverse-transcriptase Centraal dogma

Categorie:Enzym