結構生物化學/逆轉錄
逆轉錄是將單鏈RNA轉錄成雙鏈DNA的過程。該方法的名稱來源於其與轉錄方向相反。它還涉及逆轉錄酶、引物、dNTPs和RNase抑制劑的參與。
逆轉錄酶，也被稱為RNA依賴性DNA聚合酶，是一種將單鏈RNA轉錄成雙鏈DNA的DNA聚合酶。它還有助於在RNA被逆轉錄成單鏈cDNA後形成雙螺旋DNA。正常的轉錄涉及從DNA合成RNA；因此，逆轉錄是轉錄的逆過程。
步驟a：稱為引物的負鏈與tRNA結合形成第一條DNA鏈，並以聚合酶結合模式與tRNA的3'端相互作用。
步驟b：該酶透過以RNase H模式與RNA模板結合來切割RNA模板。
步驟c：逆轉錄酶利用PPT序列作為引物，以聚合酶模式結合，合成第二條DNA鏈。
逆轉錄病毒將遺傳資訊儲存在RNA上。逆轉錄病毒的例子包括HIV和AIDS。逆轉錄病毒從RNA流向DNA。病毒被包裹在蛋白質外殼中，無法獨立生長，因此在沒有宿主的情況下無法生存。
儘管艾滋病是一種利用逆轉錄酶的可怕疾病，但人類對其負有相當大的債務。逆轉錄酶在基因表達（透過基因晶片）和蛋白質合成（mRNA---逆轉錄酶--->cDNA-->注入重組質粒-->插入大腸桿菌-->讓大腸桿菌合成更多的原始mRNA-->讓該mRNA翻譯成相應的蛋白質）的研究中得到了廣泛的應用。
有時，該方法中起輔助作用的酶，如逆轉錄酶，會出錯，導致對RNA序列的錯誤解讀。這會導致所有病毒產生的單一感染細胞之間的差異。相反，它們在表面外殼和酶中形成了各種分子差異，給科學家發明相應的疾病藥物帶來了困難。因此，由於HIV表面分子不斷發生變化，很難用疫苗來對抗HIV。
有一段時間，逆轉錄酶被認為是許多HIV研究的理想靶點。研究發現，如果沒有逆轉錄酶，突變的DNA片段就無法整合到宿主細胞中，因此也無法複製。
因此，第一類主要的藥物被發現是針對這種酶，以減緩HIV感染，稱為逆轉錄酶抑制劑。它們是：AZT、3TC、d4T、ddc和ddl，它們阻斷病毒RNA向DNA的轉錄。然而，HIV表面分子的不斷變化限制了這些藥物的效果。
從20世紀90年代到2006年，已經出現了相當多的藥物療法，但對新型增強型藥物的研究仍在繼續。**高效抗逆轉錄病毒治療（HAART）**由三種不同的HIV治療方法組成；蛋白酶抑制劑、非核苷類逆轉錄酶抑制劑和核苷類逆轉錄酶抑制劑。（HAART介紹影片 HAART)對於**蛋白酶抑制劑（PI）**，該藥物的主要靶點是抑制病毒蛋白酶，而病毒蛋白酶反過來負責病毒多肽的蛋白水解加工。還有一種**非核苷類逆轉錄酶抑制劑（NNRTI）**與兩種**核苷類逆轉錄酶抑制劑（NRTI & NtRTI）**聯合使用。NNRTI是非競爭性抑制劑，這意味著它透過結合到不同部位的逆轉錄酶來結合到逆轉錄酶上。結果導致結合位點形狀發生改變，催化能力減弱。將此與病毒DNA相關聯，我們看到目標酶的蛋白質結構域的移動被阻止。這意味著DNA合成不會發生。核苷類逆轉錄酶抑制劑（NRTI & NTRI）反而作為競爭性底物抑制劑起作用。競爭性抑制劑發生在底物與抑制劑在活性位點競爭時。與逆轉錄酶相關聯，我們在過程中看到正常的DNA的脫氧核苷酸與旨在延長病毒DNA鏈的脫氧核苷酸競爭。因此，脫氧核糖基單元現在有一個3'-OH基團。這意味著脫氧核苷酸無法形成延長DNA鏈所必需的下一個5'-3'磷酸二酯鍵。這被稱為鏈終止。（有關該過程的總體視覺效果 NRTI）。[1]
另一種HIV/AIDS抑制劑是**二酮芳基（DKA）整合酶抑制劑**。整合酶是第三種病毒酶，它具有兩步催化作用。
1. **3'加工**：整合酶催化病毒cDNA的3'端的加工。該加工對應於病毒cDNA的3'端的內切核酸酶切割。
2. **鏈轉移**：從3'加工開始，病毒的3'-OH cDNA末端與受體DNA的5'-DNA磷酸鹽連線，受體DNA是宿主染色體。
**整合前複合體**：這種大分子在3'加工期間和之後形成，並進行核轉運。它將經過3'加工的病毒cDNA末端與病毒和細胞蛋白一起帶入細胞核，然後再進行整合。**DKA**旨在阻止鏈轉移步驟（步驟2）。其他抑制劑阻斷鏈轉移步驟和3'加工。這種整合酶抑制劑仍在試驗中，以幫助在未來發現更特異的抗艾滋病藥物。[2]
以下列出了目前已獲FDA批准的抗艾滋病療法，按以下順序排列：FDA批准年份、品牌名稱、通用名稱和製造商。
**融合抑制劑** 2003年 Fuzeon 恩夫韋肽（T-20）羅氏製藥與Trimeris
核苷類逆轉錄酶抑制劑（NRTIs）
1987年 齊多夫定（AZT）葛蘭素史克
1991年 疊氮胸腺嘧啶（ddI）百時美施貴寶
1992年 扎西替丁（ddC）羅氏製藥
1994年 司他夫定（d4T）百時美施貴寶
1995年 拉米夫定（3TC）葛蘭素史克
1997年 替諾福韋+齊多夫定 葛蘭素史克
1998年 替諾福韋 葛蘭素史克
2000年 替諾福韋+拉米夫定+齊多夫定 葛蘭素史克
2000年 疊氮胸腺嘧啶（ddI）百時美施貴寶
2001年 替諾福韋酯 吉利德科學
2003年 艾美替比韋（FTC） 吉利德科學
2004年 替諾福韋+拉米夫定 葛蘭素史克
2004年 替諾福韋+艾美替比韋 吉利德科學
非核苷類逆轉錄酶抑制劑（NNRTIs）
1996年 維拉米爾 奈韋拉平 保齡寶
1997年 瑞斯克利多 替拉維定（DLV）輝瑞
1998年 蘇斯提夫 替諾福韋 百時美施貴寶
蛋白酶抑制劑（PIs）
1995年 因維拉司 沙奎那韋 羅氏製藥
1996年 諾維爾 利托那韋 惠氏
1996年 克利昔萬 茚地那韋（IDV）默克
1997年 維拉塞普 奈非那韋 輝瑞
1997年 福托維斯 沙奎那韋甲磺酸鹽 羅氏製藥
1999年 阿格納司 氨匹利那韋 葛蘭素史克
2000年 卡列特 洛匹那韋+利托那韋 惠氏
2003年 雷亞特 阿扎那韋 百時美施貴寶
2003年 雷西瓦 福沙匹利那韋 葛蘭素史克
[3]
瞭解端粒的結構對於基因組穩定性至關重要。端粒的失調會導致細胞凋亡（細胞死亡）和細胞增殖異常。端粒酶是維持大多數真核細胞中端粒重複序列的關鍵酶。這種端粒酶由一個逆轉錄酶和一個控制端粒末端重複序列富含 G 鏈合成的 RNA 鏈組成。端粒酶逆轉錄酶包含特定且可變的 C 末端和 N 末端延伸，它們側翼一個類似於逆轉錄酶的中心結構域。端粒酶逆轉錄酶具有兩個可區分的特性，即與端粒酶 RNA 的穩定結合能力以及重複轉錄 RNA 片段的能力。
在真核生物中，端粒是位於線性染色體末端的核蛋白。它由短的序列以及直接或間接與這些序列相互作用的蛋白質組成。端粒的功能之一是保護染色體末端免受降解和其他不適合染色體的反應。它還促進減數分裂和有絲分裂期間的染色體分裂。端粒複製不完全會導致 DNA 丟失，這被稱為“末端複製問題”。端粒酶在細菌細胞中非常重要，是細胞群體繁殖所必需的。另一方面，在真核生物中，端粒酶在正常的體細胞組織中被抑制，但在性器官組織（如卵巢和睪丸）中高度表達。由於端粒酶在癌細胞中上調，因此它被認為是癌症治療的一個可行的靶點。 [4]
1-3.^ 用於治療 HIV/AIDS 的整合酶抑制劑 Yves Pommier、Allison A. Johnson 和 Christophe Marchand。第 4 卷。2005 年 3 月。
4. 1Bloomfield 老齡化研究中心，Lady Davis 醫學研究學院，Sir Mortimer B. Davis 猶太綜合醫院，以及麥吉爾大學解剖學和細胞生物學系以及醫學系，加拿大魁北克省蒙特利爾