Avainero – Taq-polymeraasi vs DNA-polymeraasi
DNA-polymeraasi on entsyymi, joka luo uutta DNA:ta rakennuspalikoistaan (nukleotideista). Prokaryooteissa ja eukaryooteissa löytyy erilaisia DNA-polymeraaseja. DNA:n monistaminen on mahdollista näiden erityisten entsyymien läsnäolon ansiosta, ja geneettinen tieto siirtyy jälkeläisille DNA-polymeraasien vaikutuksesta. Taq-polymeraasi on erityinen DNA-polymeraasityyppi, joka on lämpöstabiili ja jota käytetään laajasti PCR:ssä. Taq-polymeraasia löytyy termofiilisistä bakteereista ja se puhdistetaan DNA-replikaatiossa in vitro. Keskeinen ero Taq-polymeraasin ja DNA-polymeraasin välillä on, että Taq-polymeraasi kestää korkeita lämpötiloja denaturoimatta, kun taas muut DNA-polymeraasit denaturoituvat korkeissa lämpötiloissa (proteiinia hajottavissa lämpötiloissa).
Mikä on Taq Polymerase?
Taq-polymeraasi (Taq DNA-polymeraasi) on entsyymi, jota käytetään DNA:n syntetisoimiseen in vitro PCR-tekniikalla. Sitä tuottaa termofiilinen bakteeri nimeltä Thermus aquaticus, joka elää kuumissa lähteissä ja lämpöaukoissa. Taq-polymeraasi on lämpöstabiili entsyymi, joka ei hajoa korkeissa lämpötiloissa. Taq-polymeraasi puhdistettiin ensimmäistä kertaa ja julkaistiin julkaisussa Chien et ai. vuonna 1976. PCR-tekniikka suoritetaan Taq-polymeraasin avulla, koska se sietää korkeita lämpötiloja ja lämpötilan vaihteluita PCR:n aikana. Taq-polymeraasi katalysoi DNA-synteesiä, kun on olemassa alukkeita, nukleotidejä ja yksijuosteista templaatti-DNA:ta. Entsyymi koostuu yhdestä polypeptidistä, jonka molekyylipaino on noin 94 kDa. Taq-polymeraasi osoittaa optimaalisen aktiivisuutensa 80 °C:ssa ja pH-alueella 7–8 magnesiumionien läsnä ollessa. Sillä on sekä polymeraasi- että eksonukleaasiaktiivisuutta. Entsyymi koostuu yhdestä polypeptidiketjusta ja Taq-polymeraasin geeni sisältää korkean G- ja C-pitoisuuden (67.9 %).
Lämpöstabiili Taq-polymeraasi mahdollistaa PCR:n suorittamisen korkeissa lämpötiloissa, mikä lisää alukkeiden spesifisyyttä ja vähentää ei-toivottujen PCR-tuotteiden (alukedimeerien) tuotantoa. Taq-polymeraasi myös eliminoi tarpeen lisätä uusia entsyymejä PCR-reaktioon jokaisen PCR-reaktiosyklin jälkeen, koska se kestää korkeita lämpötiloja. Taq-polymeraasin löytäminen mahdollisti PCR:n suorittamisen yhdessä suljetussa putkessa suhteellisen yksinkertaisessa koneessa. Näiden Taq-polymeraasin ominaisuuksien ansiosta PCR:stä tulee suosittu rutiininomaisesti suoritettava laboratoriotekniikka monissa DNA-analyysiä koskevissa molekyylibiologisissa analyyseissä.
Taq-polymeraasia käytetään laaj alti molekyylibiologisissa tekniikoissa, ja tarvitaan laajamittaista Taq-polymeraasin tuotantoa. Siksi Taq-DNA-polymeraasia koodaava geeni oli kloonattu ja ekspressoitu Escherichia colissa käyttämällä yhdistelmä-DNA-tekniikkaa ja geenikloonausta. Tämä on suuresti helpottanut rekombinantin Taq-polymeraasin tuotantoa ja alentanut tämän entsyymin hintaa asianmukaisessa käytössä.
Kuva 1: Taq Polymerase
Mikä on DNA-polymeraasi?
DNA-polymeraasi on entsyymi, joka katalysoi DNA:n synteesiä nukleotideista. Se on tarkin entsyymi, joka vastaa genomien monistamisesta ja geneettisen tiedon välittämisestä jälkeläisille. Solunjakautumisen aikana DNA-polymeraasi monistaa kaiken DNA:nsa ja välittää yhden kopion jokaiseen tytärsoluun. Vuonna 1955 Arthur Kornbergille löydettiin DNA-polymeraasi E Colista. DNA-polymeraasin toiminta riippuu useista vaatimuksista; templaatti-DNA, Mg+2 ionit, kaikki neljä deoksinukleotidityyppiä (dATP, dTTP, dCTP ja d GTP) ja lyhyt RNA-sekvenssi (aluke). DNA:n synteesi tapahtuu 5'-3' suunnassa DNA-polymeraasin avulla.
DNA-polymeraasit voidaan ryhmitellä seitsemään eri perheeseen: A, B, C, D, X, Y ja RT (käänteistranskriptaasi). Retrovirukset koodaavat RT:tä; epätavallinen DNA-polymeraasi, joka tarvitsee RNA-templaatin DNA-synteesiä varten. Prokaryooteista löytyy viittä erityyppistä DNA-polymeraasia eri rooleihin DNA:n replikaatiossa. DNA-polymeraasi 3 on vastuussa uuden DNA-juosteen polymeroinnista. DNA-polymeraasi 1 vastaa DNA:n korjaamisesta ja paikalluksesta. DNA-polymeraasit 2, 4 ja 5 vastaavat DNA:n korjaamisesta ja tarkistamisesta. Eukaryooteissa on 15 erilaista DNA-polymeraasityyppiä. Heihin kuuluu viisi suurta perhettä.
Kuva 2: DNA-polymeraasi
DNA-polymeraaseja käytetään geenikloonauksessa, PCR:ssä, DNA-sekvensoinnissa, SNP-detektiossa, molekyylidiagnostiikassa jne. Taq-polymeraasi on eräänlainen DNA-polymeraasi, joka kestää korkeita lämpötiloja ja on käytettävissä DNA-synteesiä varten ilman hajoamista.
Mitä eroa on Taq-polymeraasin ja DNA-polymeraasin välillä?
Taq-polymeraasi vs DNA-polymeraasi |
|
| Taq DNA -polymeraasi on entsyymi, joka luo DNA:ta. Se on lämpöstabiili entsyymi, jota löytyy termofiileistä | DNA-polymeraasi on entsyymi, joka helpottaa DNA:n replikaatiota ja löytyy sekä prokaryoottisista että eukaryoottisista organismeista. |
| Hajoaminen korkeissa lämpötiloissa | |
| Taq-polymeraasi on aktiivinen korkeissa lämpötiloissa. | DNA-polymeraasit hajoavat proteiineja denaturoivissa korkeissa lämpötiloissa. |
| Käytä | |
| Tätä käytetään laaj alti PCR:ssä | Taq-polymeraasi korvasi alun perin PCR:ssä käytetyn colin DNA-polymeraasin. |
Yhteenveto – Taq-polymeraasi vs DNA-polymeraasi
DNA-polymeraasit ovat entsyymejä, jotka syntetisoivat DNA:ta deoksinukleotideista (DNA:n rakennuspalikoista), kun templaatti ja alukkeet ovat saatavilla. DNA-polymeraaseja tarvitaan monistamaan solujen DNA ja siirtymään identtisiksi tytärsoluiksi solunjakautumisen aikana. DNA-polymeraasit lisäävät uusia nukleotideja alukkeen 3'-päähän ja pidentävät uuden DNA-juosteen synteesiä 5'-3'-suunnassa. Taq DNA-polymeraasi on yksi DNA-polymeraasientsyymeistä, joka on erittäin hyödyllinen DNA:n monistusmenetelmässä polymeraasiketjureaktio (PCR). E. colin DNA-polymeraasi 1:tä käytettiin aiemmin PCR:ään, mutta kaupallinen Taq-polymeraasi syrjäytti sen, koska sen korkea spesifisyys sitoutui alukkeisiin korkeissa lämpötiloissa ja tuotti haluttua tuotetta suuremmalla saannolla vähemmän epäspesifisellä monistustuotteella. Tämä on ero Taq-polymeraasin ja DNA-polymeraasin välillä.
