De ce este termostabil Polymerase Taq

Taq polimeraza este o enzimă folosită în reacția în lanț a polimerazei (PCR) pentru a sintetiza ADN in vitro. Este analog cu E coli ADN polimeraza 1. Poate rezista la temperaturi ridicate utilizate în PCR, păstrând activitatea enzimatică. Taq polimerază se găsește în mod natural într-o bacterie termofilă cunoscută ca Thermus aquaticus. Bacteria trăiește în medii extrem de calde, cum ar fi orificii hidrotermale și izvoare termale. Prin urmare, este foarte termostabil. Temperatura optimă pentru activitatea de Taq polimeraza este 75-80 ° C.

Domenii cheie acoperite

1. Ce este polimeraza Taq
     - Definiție, locație, proprietăți
2. De ce este termostabil Polymerase Taq
     - Natura termofilă a lui Thermus Aquaticus
3. Care este rolul polimerazei Taq în PCR
     - Utilizarea polimerazei Taq în PCR

Termeni cheie: polimeraza ADN 1, PCR, polimer Taq, bacterii termofile, Thermus aquaticus

Ce este Taq Polymerase

Taq polimeraza este o ADN polimerază termostabilă disponibilă în comerț utilizată în PCR pentru a sintetiza ADN. Acesta este derivat din eubacterium numit Thermus aquaticus. Habitatul natural al bacteriei este izvoare termale fierbinți cu temperaturi ambientale de 70-75 ° C. Structura lui Taq polimerază este prezentată în figura 1.

Figura 1: Polimerază Taq

Taq polimeraza este o ADN polimerază dependentă de ADN, de 94 kD, care este omologă cu ADN polimeraza 1 din ADN polimeraza E coli. prin urmare, Taq polimeraza este compusă din situsul de adăugare a nucleotidului 3'-OH, situsul de legare dNTP / ADN și situsul exonucleazei 5 'la 3'. Cu toate acestea, acesta nu are 3 'la 5' domeniul exonucleazei pentru corectarea nucleotidelor care intră. 

De ce este Taq Polimerază termostabilă

Bacteria unde Taq polimerază naturală este termofilă. Locuiește în medii cu temperaturi extreme cum ar fi gurile hidrotermale și izvoarele termale. Thermus aquaticus este izolat de izvoarele fierbinți ale Parcului Național Yellowstone din SUA. La fel de Thermus aquaticus este adaptat pentru a trăi în temperaturi extreme, Taq polimeraza care este izolată de bacterie este, de asemenea, capabilă să reziste la temperaturi mai ridicate. Izvoarele termale ale Parcului Național Yellowstone sunt afișate în figura 2.

Figura 2: Primăvara mare prismatică din Parcul Național Yellowstone

Care este rolul polimerazei Taq în PCR

Fragmentul Klenow al ADN-polimerazei 1 ADN dependent de ADN a fost folosit mai întâi în PCR care nu este stabilă la căldură. Totuși, aceasta nu avea activitate 5 'la 3' exonuclează. Temperatura optimă a fragmentului Klenow este de 37 ° C. Prin urmare, trebuie adăugată o enzimă proaspătă în reacție pentru fiecare ciclu. Fragmentul Klenow rămas a fost denaturat în timpul etapei de denaturare a PCR care are loc la 95 ° C. În plus, fragmentul Klenow putea sintetiza doar fragmente mai mici de 400 bp. Etapele PCR sunt prezentate în secțiunea figura 3.

Figura 3: PCR
1 - Denaturare la 95 ° C, 2 - Reacție la 68 ° C, 3 - Elongație la 72 ° C, 4 - Finalizarea ciclului

Între timp, în 1966, Thomas D. Brock a descoperit termofilul, Thermus aquaticus de la izvoarele fierbinți ale Parcului Național Yellowstone din SUA. După aceea, Taq polimerază, care este extrasă din Thermus aquaticus a fost utilizat în PCR. Taq polimeraza este utilizată pentru a extinde primerii prin adăugarea de nucleotide la șablon în timpul PCR. În timpul PCR, reactanții sunt încălziți la 95 ° C. ADN-ul polimerazic normal ar fi denaturat de această temperatură ridicată. Cu toate acestea, temperatura optimă pentru Taq polimeraza este 75-80 ° C. În plus, rata de eroare a Taq polimeraza este de aproximativ unul din fiecare milion de perechi de baze. pfu este un alt tip de ADN polimerază termostabilă folosită în loc de Taq polimerază în PCR. Are abilitate de corectare. Prin urmare, este mai precis decât Taq polimerază.

Referinţă:

1. "Taq și alte polimeraze ADN termostabile". SpringerLink, Springer, Dordrecht, 1 ianuarie 1970, disponibil aici.

Datorită fotografiei:

1. "Taq" de adenozină - munca proprie (CC BY-SA 3.0) prin Wikimedia Commons
2. "Marea Prismatică de primăvară, Parcul Național Yellowstone (3646969937)" De Frank Kovalchek din SUA - Marea Prismatic de primăvară, Yellowstone National Park (CC BY 2.0) prin Commons Wikimedia
3. "Pcr" de Magnus Manske (CC BY-SA 3.0) prin Wikimedia Commons