Специализированный перенос генетической информации. 
Репликация РНК

Известны три вида процессов, в рамках которых осуществляется специализированный перенос генетической информации. Один из них — перенос информации от РНК к РНК — удается зафиксировать только в клетках, зараженных вирусами, генетический материал которых представлен РНК. Это, в частности, вирус табачной мозаики и многие другие вирусы растений, РНК-содержащие бактериофаги и некоторые другие вирусы животных, такие как полиовирусы. Эти вирусные геномные РНК, одноцепочечные или двухцепочечные, несут гены, кодирующие специфические РНК-репликазы, которые по РНК-матрице могут синтезировать комплементарные молекулы РНК, способные в свою очередь служить матрицами для синтеза аналогичным способом копий родительских цепей РНК. Перенос генетической информации от РНК к РНК также основан на принципе комплементарности оснований в родительской и дочерней цепях РНК.

Обратная транскрипция.

Данный вид специализированного переноса генетической информации от РНК к ДНК обнаружен в клетках животных, инфицированных вирусами определенного типа. Это особый тип РНКсодержащих вирусов, называемых ретровирусами. В настоящее время установлено, что еще один тип вирусов — ДНК-содержащий вирус гепатита В — в своем развитии также использует перенос информации от РНК к ДНК.

Ретровирусы содержат молекулы одноцепочечной РНК, при этом каждая вирусная частица имеет две копии РНК-генома, т. е. вирусы этого типа являются единственной известной разновидностью диплоидных вирусов. Впервые они были обнаружены по способности вызывать образование опухолей у животных. Первый вирус этого типа был описан в 1911 г. Пейтоном Раусом, обнаружившим инфекционную саркому у кур.

После проникновения РНК ретровируса в клетку хозяина вирусный геном подвергается обратной транскрипции. При этом сначала образуется дуплекс РНК-ДНК, а затем двухцепочечная ДНК. Эти этапы предшествуют экспрессии вирусных генов на уровне белков и образованию РНК-геномов.

Фермент, катализирующий комплементарное копирование РНК с образованием ДНК, называется обратной транскриптазой. Он содержится в ретровирусных частицах (вирионах) и активизируется после попадания вируса в клетку и разрушения его липидно-гликопротеиновой оболочки.

Имеются данные о том, что обратная транскрипция происходит и в самых разных эукариотических клетках, а обратная транскриптаза играет важную роль в процессах перестройки генома.

Обратные транскриптазы ретровирусов — это по существу ДНКполимеразы, которые могут использовать in vitro в качестве матрицы ДНК.

Однако гораздо эффективнее они работают на РНК. Как и все ДНКполимеразы, обратные транскриптазы не способны инициировать синтез новых цепей ДНК. Но если синтез уже инициирован с помощью праймерной РНК или З'-концевого участка ДНК, то фермент эффективно осуществляет синтез, используя цепь ДНК как матрицу.

Ретровирусы оказались очень полезным инструментом современных генно-инженерных исследований. Они служат источником для получения практически чистой обратной транскриптазы — фермента, играющего важнейшую роль в многочисленных работах, основанных на клонировании эукариотических генов. Так, очищенную индивидуальную мРНК, кодирующую интересующий исследователя белок, как правило выделить гораздо легче, чем фрагмент ДНК генома, кодирующий этот белок. Затем с помощью обратной транскриптазы можно получить ДНК-копию этой мРНК и встроить ее в подходящую плазмиду для клонирования и выработки значительных количеств нужной ДНК.

Трансляция ДНК. Третий вид специализированного переноса генетической информации от ДНК непосредственно к белку удалось наблюдать только в лаборатории in vitro. В лабораторных условиях некоторые антибиотики, в частности стрептомицин и неомицин, взаимодействующие с рибосомами, могут так изменять их свойства, что рибосомы начинают использовать в качестве матрицы вместо мРНК одноцепочечную ДНК, с которой последовательность оснований непосредственно переводится в аминокислотную последовательность синтезируемого полипептида.