Kluczowa różnica – polimeraza Taq a polimeraza DNA
Polimeraza DNA to enzym, który tworzy nowe DNA z jego elementów budulcowych (nukleotydów). U prokariontów i eukariontów znajdują się różne typy polimeraz DNA. Duplikacja DNA jest możliwa dzięki obecności tych specjalnych enzymów, a informacja genetyczna jest przekazywana potomstwu dzięki działaniu polimeraz DNA. Polimeraza Taq jest specjalnym rodzajem polimerazy DNA, która jest termostabilna i jest szeroko stosowana w PCR. Polimeraza Taq znajduje się w bakteriach termofilnych i jest oczyszczana w replikacji DNA in vitro. Kluczowa różnica między polimerazą Taq a polimerazą DNA polega na tym, że polimeraza Taq może wytrzymać wysokie temperatury bez denaturacji, podczas gdy inne polimerazy DNA denaturują w wysokich temperaturach (w temperaturach degradacji białka).
Co to jest polimeraza Taq?
Polimeraza Taq (polimeraza DNA Taq) jest enzymem używanym do syntezy DNA in vitro techniką PCR. Jest produkowany przez termofilną bakterię Thermus aquaticus, która żyje w gorących źródłach i kominach termalnych. Polimeraza Taq jest termostabilnym enzymem, który nie ulega degradacji w wysokich temperaturach. Polimerazę Taq oczyszczono po raz pierwszy i opublikowano w Chien et al. w 1976 roku. Technika PCR jest wykonywana przy pomocy polimerazy Taq ze względu na jej zdolność do tolerowania wysokich temperatur i wahań temperatury podczas PCR. Polimeraza Taq katalizuje syntezę DNA, gdy istnieją startery, nukleotydy i jednoniciowa matryca DNA. Enzym składa się z pojedynczego polipeptydu o masie cząsteczkowej około 94 kDa. Polimeraza Taq wykazuje optymalną aktywność w 80 °C i w zakresie pH 7 – 8 przy obecności jonów magnezu. Wykazuje aktywność zarówno polimerazy, jak i egzonukleazy. Enzym składa się z pojedynczego łańcucha polipeptydowego, a gen polimerazy Taq zawiera wysoką zawartość G i C (67.9%).
Termostabilna polimeraza Taq umożliwia przeprowadzanie PCR w wysokich temperaturach, co zwiększa specyficzność starterów i zmniejsza wytwarzanie niepożądanych produktów PCR (dimerów starterów). Polimeraza Taq eliminuje również potrzebę dodawania nowych enzymów do reakcji PCR po każdym cyklu reakcji PCR ze względu na jej odporność na wysokie temperatury. Odkrycie polimerazy Taq umożliwiło przeprowadzenie PCR w jednej zamkniętej probówce w stosunkowo prostej maszynie. Ze względu na te właściwości polimerazy Taq, PCR staje się popularną rutynowo wykonywaną techniką laboratoryjną w wielu analizach biologii molekularnej dotyczących analizy DNA.
Polimeraza Taq jest szeroko stosowana w technikach biologii molekularnej i istnieje potrzeba produkcji polimerazy Taq na dużą skalę. Dlatego, stosując technologię rekombinacji DNA i klonowanie genów, gen kodujący polimerazę DNA Taq został sklonowany i wyrażony w Escherichia coli. To znacznie ułatwiło produkcję rekombinowanej polimerazy Taq i obniżyło cenę tego enzymu do odpowiedniego zastosowania.
Rysunek 1: Polimeraza Taq
Co to jest polimeraza DNA?
Polimeraza DNA to enzym, który katalizuje syntezę DNA z nukleotydów. Jest to najdokładniejszy enzym odpowiedzialny za powielanie genomów i przekazywanie informacji genetycznej potomstwu. Podczas podziału komórki polimeraza DNA duplikuje całe swoje DNA i przekazuje jedną kopię każdej komórce potomnej. W 1955 Arthur Kornberg odkrył polimerazę DNA w E. Coli. Funkcja polimerazy DNA zależy od kilku wymagań; matrycowy DNA, jony Mg+2, wszystkie cztery typy deoksynukleotydów (dATP, dTTP, dCTP i d GTP) oraz krótka sekwencja RNA (starter). Synteza DNA odbywa się w kierunku 5’do 3’ przez polimerazę DNA.
polimerazy DNA można podzielić na siedem różnych rodzin: A, B, C, D, X, Y i RT (odwrotna transkryptaza). Retrowirusy kodują RT; niezwykła polimeraza DNA, która potrzebuje matrycy RNA do syntezy DNA. Istnieje pięć różnych typów polimeraz DNA występujących u prokariotów, które pełnią różne role w replikacji DNA. Polimeraza DNA 3 odpowiada za polimeryzację nowej nici DNA. Polimeraza DNA 1 jest odpowiedzialna za naprawę i łatanie DNA. Polimerazy DNA 2, 4 i 5 są odpowiedzialne za naprawę i korektę DNA. U eukariontów istnieje 15 różnych typów polimeraz DNA. Obejmują one pięć głównych rodzin.
Rysunek 2: Polimeraza DNA
Polimerazy DNA są używane w klonowaniu genów, PCR, sekwencjonowaniu DNA, wykrywaniu SNP, diagnostyce molekularnej itp. Polimeraza Taq jest jednym z rodzajów polimerazy DNA, która może tolerować wysokie temperatury i być dostępna do syntezy DNA bez degradacji.
Jaka jest różnica między polimerazą Taq a polimerazą DNA?
Polimeraza Taq kontra polimeraza DNA |
|
| Polimeraza DNA Taq to enzym, który tworzy DNA. Jest to enzym termostabilny występujący w termofilach | Polimeraza DNA to enzym, który ułatwia replikację DNA i znajduje się zarówno w organizmach prokariotycznych, jak i eukariotycznych. |
| Degradacja w wysokich temperaturach | |
| Polimeraza Taq jest aktywna w wysokich temperaturach. | Polimerazy DNA ulegają degradacji w wysokich temperaturach denaturujących białka. |
| Użyj | |
| Jest to szeroko stosowane w PCR | Polimeraza Taq zastąpiła polimerazę DNA z coli pierwotnie stosowaną w PCR. |
Podsumowanie – Polimeraza Taq kontra polimeraza DNA
Polimerazy DNA to enzymy, które syntetyzują DNA z deoksynukleotydów (cegiełek budulcowych DNA), gdy dostępna jest matryca i startery. Polimerazy DNA są wymagane do powielenia DNA komórek i przejścia do identycznych komórek potomnych podczas podziału komórki. Polimerazy DNA dodają nowe nukleotydy do końca 3’ startera i wydłużają syntezę nowej nici DNA w kierunku od 5’ do 3’. Polimeraza DNA Taq jest jednym z enzymów polimerazy DNA, który jest bardzo przydatny w metodzie amplifikacji DNA w reakcji łańcuchowej polimerazy (PCR). Polimeraza DNA E. coli 1 była stosowana wcześniej do PCR, ale komercyjna polimeraza Taq wyparła ją ze względu na jej wysoką specyficzność wiązania starterów w podwyższonych temperaturach i wytwarzanie wyższej wydajności pożądanego produktu przy mniej niespecyficznym produkcie amplifikacji. To jest różnica między polimerazą Taq a polimerazą DNA.
