Perché Taq Polymerase Thermostable

Taq la polimerasi è un enzima utilizzato nella reazione a catena della polimerasi (PCR) per sintetizzare il DNA in vitro. È analogo al E. coli DNA polimerasi 1. Può resistere alle alte temperature utilizzate nella PCR, conservando la sua attività enzimatica. Taq la polimerasi si trova naturalmente in un batterio termofilo noto come Thermus aquaticus. Il batterio vive in ambienti estremamente caldi come gli sfiati idrotermali e le sorgenti calde. Pertanto, è altamente termostabile. La temperatura ottimale per l'attività di Taq polimerasi è 75-80 ° C.

Aree chiave coperte

1. Cos'è la Taq Polymerase
     - Definizione, posizione, proprietà
2. Perché Taq Polymerase Thermostable
     - Natura termofila di Thermus Aquaticus
3. Qual è il ruolo di Taq Polymerase in PCR
     - Uso della Taq polimerasi in PCR

Termini chiave: DNA polimerasi 1, PCR, Taq polimerasi, batteri termofili, Thermus aquaticus

Cosa è Taq polimerasi

Taq la polimerasi è una DNA polimerasi termostabile disponibile in commercio utilizzata nella PCR per sintetizzare il DNA. È derivato dal eubacterium chiamato Thermus aquaticus. L'habitat naturale del batterio è costituito da sorgenti termali calde con temperature ambiente di 70-75 ° C. La struttura di Taq la polimerasi è mostrata in Figura 1.

Figura 1: Taq polimerasi

Taq polimerasi è una polimerasi DNA dipendente da DNA kD a 94 kD, che è omologa alla DNA polimerasi 1 in E. coli. Quindi, Taq la polimerasi è composta da 3 '-OH sito di aggiunta di nucleotide, il sito di legame dNTP / DNA e il sito di esonucleasi da 5' a 3 '. Tuttavia, manca il dominio di exonuclease da 3 'a 5' per la correzione di bozze dei nucleotidi in entrata. 

Perché è Taq Polimerasi termostabile

Il batterio dove Taq la polimerasi si presenta naturalmente è termofila. Vive in ambienti con temperature estreme come gli sfiati idrotermali e le sorgenti calde. Thermus aquaticus è isolato dalle sorgenti calde del Parco Nazionale di Yellowstone negli Stati Uniti. Come Thermus aquaticus è adatto a vivere alle temperature estreme, il Taq la polimerasi isolata dal batterio è anche in grado di sopportare temperature più elevate. Vengono mostrate le sorgenti calde del Parco Nazionale di Yellowstone figura 2.

Figura 2: Grand Prismatic Spring nel Parco Nazionale di Yellowstone

Qual è il ruolo di Taq Polymerase in PCR

Il frammento Klenow della DNA polimerasi DNA-dipendente 1 è stato utilizzato per la prima volta in PCR che non è stabile al calore. Tuttavia, mancava l'attività di esonucleasi da 5 'a 3'. La temperatura ottimale del frammento Klenow è 37 ° C. Pertanto, un nuovo enzima doveva essere aggiunto alla reazione per ciascun ciclo. Il restante frammento Klenow è stato denaturato durante la fase di denaturazione della PCR che avviene a 95 ° C. Inoltre, il frammento di Klenow poteva solo sintetizzare meno di 400 bp di frammenti. I passaggi della PCR sono mostrati in figura 3.

Figura 3: PCR
1 - Denaturazione a 95 ° C, 2 - Ricottura a 68 ° C, 3 - Allungamento a 72 ° C, 4 - Completamento di un ciclo

Nel frattempo, nel 1966, Thomas D. Brock scoprì il termofilo, Thermus aquaticus dalle frizzanti sorgenti calde del Parco Nazionale di Yellowstone negli Stati Uniti. Dopo quello, il Taq polimerasi, da cui viene estratto Thermus aquaticus è stato utilizzato nella PCR. Taq la polimerasi viene utilizzata per estendere i primer mediante l'aggiunta di nucleotidi alla maschera durante la PCR. Durante la PCR, i reagenti vengono riscaldati a 95 ° C. Normalmente la DNA polimerasi sarebbe denaturata da questa alta temperatura. Tuttavia, la temperatura ottimale per Taq polimerasi è 75-80 ° C. Inoltre, il tasso di errore di Taq la polimerasi è approssimativamente una su ogni milione di coppie di basi. Pfu è un altro tipo di DNA polimerasi termostabile utilizzato al posto di Taq polimerasi in PCR. Possiede capacità di correzione delle bozze. Pertanto, è più preciso di Taq polimerasi.

Riferimento:

1. "Taq e altre DNA polimerasi termostabili". SpringerLink, Springer, Dordrecht, 1 gennaio 1970, disponibile qui.

Cortesia dell'immagine:

1. "Taq" di Adenosine - Opera propria (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "Grand Prismatic Spring, Parco Nazionale di Yellowstone (3646969937)" di Frank Kovalchek dagli USA - Grand Prismatic Spring, Parco Nazionale di Yellowstone (CC BY 2.0) via Commons Wikimedia
3. "Pcr" di Magnus Manske (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia