Polimeraza Taq jest termostabilną polimerazą DNA używaną w dobrze znanej metodzie biologii molekularnej, jaką jest technika łańcuchowej reakcji polimerazy (PCR). Zastosowanie polimerazy Taq jest kluczowym osiągnięciem, które umożliwiło zastosowanie PCR w wielu obszarach biologii molekularnej związanych z analizą i diagnostyką DNA. Główne zastosowanie polimerazy Taq to amplifikacja metodą PCR, przebiegająca w zautomatyzowanych aparatach, których powtarzalne kroki pozwalają na amplifikację specyficznych fragmentów DNA. Główną funkcją polimerazy Taq jest podtrzymywanie reakcji enzymatycznej w mieszaninie PCR powielającej sekwencje przyłączane do starterów. Proces ten jest powtarzany wielokrotnie w celu zwiększenia liczby kopii DNA.
Struktura polimerazy Taq
Struktura polimerazy Taq jest zbliżona do polimerazy DNA Escherichia coli PolA. Można to nazwać homologią, gdyż obie zależą od DNA. Jednak polimeraza Taq jest bardziej użyteczna i częściej wykorzystywana, ponieważ polimeraza ta została pozyskana z termofilnego mikroorganizmu Thermus aquaticus.
polimeraza Taq – aktywność i zastosowanie
Polimeraza Taq wykazuje główną aktywność enzymatyczną w temperaturze 37°C, chociaż jej optymalna aktywność przejawia się w znacznie wyższych temperaturach, gdyż bakterie T. aquaticus zamieszkują w wody termalne o temperaturze do 72°C. Dlatego enzymy tej bakterii, z których zbudowana jest polimeraza Taq są termostabilne (optimum wynosi 70-80°C). Polimeraza Taq służy do prowadzenia różnego rodzaju reakcji PCR. Posiada 832 reszty aminokwasowe. Czas półtrwania enzymu wynosi 130 minut w temperaturze 92,5°, dzięki czemu może on być używany do wielu cykli PCR bez konieczności dodawania nowej porcji enzymu. Również szybkość reakcji enzymu jest większa niż podobnego enzymu pozyskanego od Escherichia coli (fragment Klenowa), który był używany przed polimerazą Taq, ponieważ egzonukleaza 3’-5’ obecna w polimerazie E. coli, nie występuje w polimerazie Taq. Polimeraza Taq głównie dobudowuje nowe nukleotydy do pojedynczej nici DNA w celu zakończenia procesu replikacji DNA w warunkach denaturacji. Ponadto polimeraza Taq może być wykorzystywana do klonowania, ponieważ może dodawać proteinowe nukleotydy na tępych końcach 3’ DNA. Zastosowanie termostabilnej polimerazy DNA pozwala na prowadzenie PCR w wysokich temperaturach (~60°C i wyższych), co zwiększa specyficzność starterów i zmniejsza dimeryzację starterów lub powstawanie innych niespecyficznych produktów PCR. Pomimo, że polimeraza Taq posiada pewne wady, inżynieria genetyczna oferuje rozwiązania, które pozwalają skutecznie sobie z nimi radzić, prowadzając specyficzne mutacje lub gorący start polimerazy Taq. Podsumowując, znacznie ulepszone funkcje enzymu nadają się do większości zastosowań, a polimerazy Taq pozostają sprawdzającymi się enzymami dla biologów molekularnych.
