Hvorfor er Taq Polymerase Thermostable

Taq polymerase er et enzym som brukes i polymerasekjedereaksjon (PCR) for å syntetisere DNA in vitro. Det er analogt med E coli DNA-polymerase 1. Den kan tåle høye temperaturer som brukes i PCR, og beholder sin enzymatiske aktivitet. Taq polymerase er naturlig funnet i en termofil bakterie kjent som Thermus aquaticus. Bakterien lever i ekstremt varme omgivelser som hydrotermiske ventiler og varme kilder. Derfor er den svært termostabil. Den optimale temperaturen for aktiviteten til Taq polymerase er 75-80 ° C.

Nøkkelområder dekket

1. Hva er Taq Polymerase
     - Definisjon, plassering, egenskaper
2. Hvorfor er Taq Polymerase Thermostable
     - Thermophilic Nature of Thermus Aquaticus
3. Hva er rollen av Taq Polymerase i PCR
     - Bruk av Taq-polymerase i PCR

Nøkkelbetingelser: DNA Polymerase 1, PCR, Taq Polymerase, Thermophilic Bacteria, Thermus aquaticus

Hva er Taq polymerase

Taq polymerase er en kommersielt tilgjengelig, termostabil DNA-polymerase anvendt i PCR for å syntetisere DNA. Det er avledet fra det eubacterium som kalles Thermus aquaticus. Den naturlige habitat av bakterien er varme termiske kilder med omgivelsestemperaturer på 70-75 ° C. Strukturen til Taq polymerase er vist i Figur 1.

Figur 1: Taq Polymerase

Taq polymerase er en 94 kD, DNA-avhengig DNA-polymerase, som er homolog med DNA-polymerase 1 i E coli. derav, Taq polymerase er sammensatt av 3'-OH nukleotid-addisjonssite, dNTP / DNA-bindingsstedet og 5 'til 3'-eksonukleasstedet. Imidlertid mangler det 3 'til 5' exonuklease domene for korrekturlesning av innkommende nukleotider. 

Hvorfor er Taq Polymerase termostabil

Bakterien hvor Taq polymerase oppstår naturlig er termofil. Den lever i miljøer med ekstreme temperaturer som hydrothermal ventiler og varme kilder. Thermus aquaticus er isolert fra de fizzing varme kilder av Yellowstone National Park i USA. Som Thermus aquaticus er tilpasset å leve i ekstreme temperaturer, den Taq polymerase som er isolert fra bakterien, er også i stand til å motstå høyere temperaturer. Hot Springs av Yellowstone National Park er vist i figur 2.

Figur 2: Grand Prismatic Spring i Yellowstone National Park

Hva er rollen av Taq Polymerase i PCR

Klenow-fragmentet av DNA-avhengig DNA-polymerase 1 ble først brukt i PCR som ikke er varmestabil. Imidlertid manglet den 5 'til 3' exonukleaseaktiviteten. Den optimale temperaturen til Klenow-fragmentet er 37 ° C. Derfor måtte et nytt enzym tilsettes til reaksjonen per hver syklus. Det gjenværende Klenow-fragmentet ble denaturert under denatureringstrinnet av PCR som opptrer ved 95 ° C. I tillegg kunne Klenow-fragmentet kun syntetisere mindre enn 400 bp fragmenter. Trinnene til PCR er vist i figur 3.

Figur 3: PCR
1 - Denaturering ved 95 ° C, 2 - Annealing ved 68 ° C, 3 - Forlengelse ved 72 ° C, 4 - Fullføring av en syklus

I mellomtiden, i 1966, oppdaget Thomas D. Brock termofilen, Thermus aquaticus fra de fizzing varme kilder av Yellowstone National Park i USA. Etter det, Taq polymerase, som ekstraheres fra Thermus aquaticus ble brukt i PCR. Taq polymerase brukes til å forlenge primrene ved tilsetning av nukleotider til malen under PCR. Under PCR oppvarmes reaktantene til 95 ° C. Normal DNA-polymerase vil bli denaturert av denne høye temperaturen. Imidlertid er den optimale temperaturen for Taq polymerase er 75-80 ° C. Videre feilfrekvensen på Taq polymerase er omtrent en i hver million basepar. pfu er en annen type termostabil DNA-polymerase brukt i stedet for Taq polymerase i PCR. Den har korrekturlesingsevne. Derfor er det mer nøyaktig enn Taq polymerase.

Henvisning:

1. "Taq og andre termostabile DNA-polymeraser". Springer, Springer, Dordrecht, 1 Jan. 1970, Tilgjengelig her.

Bilde Courtesy:

1. "Taq" av adenosin - eget arbeid (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "Grand Prismatic Spring, Yellowstone National Park (3646969937)" Av Frank Kovalchek fra USA - Grand Prismatic Spring, Yellowstone National Park (CC BY 2.0) via Commons Wikimedia
3. "Pcr" Av Magnus Manske (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia