A genetikai információ általában egyirányú utat jár be: a DNS-be írt gének sablonként szolgálnak az RNS-molekulák előállításához, amelyek aztán fehérjékké fordítódnak le. Ez a tankönyvi kép 1970-ben kissé bonyolódni kezdett, amikor a szakértők felfedezték, hogy egyes vírusok rendelkeznek reverz transzkriptázoknak nevezett enzimekkel, amelyek az RNS-ből DNS-t hoznak létre, a szokásos folyamattal ellentétesen működve.
Most a kutatók feltártak egy még furcsább fordulatot: a reverz transzkriptáz bakteriális változata az RNS-t olvassa sablonként, hogy teljesen új, DNS-be írt géneket hozzon létre. Ezeket a gének aztán visszaíródnak RNS-sé, amelyről védőfehérjék szintetizálódnak, ha a baktériumot vírus fertőzi meg. Ami különösen érdekes, hiszen a virális reverz transzkriptázok nem hoznak létre új géneket, csupán információt visznek át az RNS-ről a DNS-re.
A baktériumok számtalan védekező eszközzel, például a CRISPR génszerkesztő rendszerrel védekeznek a vírusok és más betolakodók ellen. Az egyik legrejtélyesebb védelmi rendszer egy reverz transzkriptáz DNS-gént és egy rövid, rejtélyes, egyértelmű funkció nélküli RNS-szakaszt tartalmaz: eddig úgy tűnt, hogy a szekvencia nem kódol semmilyen fehérjét.
Hogy kiderítsék, hogyan működik ez a rendszer, a Columbia Egyetemen dolgozó Stephen Tang molekuláris biológus és Samuel Sternberg biokémikus által közösen vezetett csapat a Klebsiella pneumoniae nevű baktériumból származó reverz transzkriptáz által előállított DNS-molekulákat keresett. Nagyon hosszú DNS-szekvenciákat találtak, amelyek számos azonos, ismétlődő szegmensből álltak, és minden egyes szegmens megfelelt a titokzatos RNS egy-egy darabkájának.
A kutatók szerint a hosszú RNS-szálak hajtűszerű alakzatokat tudnak kialakítani, két távoli részt közel hozva egymáshoz. Úgy találták, hogy a K. pneumoniae reverz transzkriptáza ismételt „köröket” tesz az RNS-szekvencia körül, amely cipőfűzőként hurkolódik önmagára, és ugyanazt az RNS-molekulát többször is átírja a DNS-sé, egy ismétlődő DNS-szekvenciát hozva létre.
Az ismétlődő szegmensek egy fehérjekódoló szekvenciát hoztak létre, amelyet nyitott leolvasási keretnek neveznek. A kutatók ezt a szekvenciát „Neo”-nak nevezték el, ami a soha véget nem érő nyitott leolvasási keret rövidítése, mivel hiányzik belőle a fehérjék végét jelző szekvencia, ezért elméletileg nincs határa. Ezután megállapították, hogy a vírusfertőzés váltja ki a Neo fehérje termelődését, ami a sejtek osztódásának leállását okozza. Az eredményeket május 8-án tették közzé a bioRxiv preprint szerveren.
A szakértők szerint még nem világos, hogy a Neo hogyan állítja meg a fertőzött sejtek osztódását. A Neo egy részének megjósolt 3D szerkezete arra utal, hogy több spirált alkot. A kísérletek azt mutatták, hogy ezeknek a formáknak a felbontása megakasztotta a Neo toxikus hatását. Bernheim szerint egyelőre az is rejtély, hogy a vírusfertőzés pontosan hogyan indítja el a Neo fehérje termelődését.
Annak a felfedezése, hogy a reverz transzkriptáz – amely eddig csak a genetikai anyag másolása kapcsán volt ismert – képes teljesen új géneket létrehozni, más kutatókat is meglepett. „Ez úgy néz ki, mintha idegen organizmusok biológiája lenne” – mondja Israel Fernandez, a madridi Complutense Egyetem számítógépes kémikusa.
