分子酶:什么是DNA聚合酶?

pcr技术改变了现代分子生物学——taq dna聚合酶改变了pcr
taq dna聚合酶是pcr反应中最核心的酶,最初用于pcr的dna聚合酶是20世纪70年代初期由klenow发现的来源于大肠杆菌dna聚合酶i上的klenow片段来生成新的子链,但是这种大肠杆菌酶对热敏感,易受到变性阶段高温的破坏,从而无法继续进行退火和延伸步骤。因此,需要在扩增全程每个循环的退火步骤中重新补充添加酶,故而该酶不能广为应用。
1976年,一种更稳定的taq dna聚合酶从一种叫做水生栖热菌(thermus aquaticus)的嗜热细菌中分离出来,这种细菌是从美国黄石国家森林公园的火山温泉中分离得到的,生长在70-75℃极富矿物质的高温环境中。因此它比大肠杆菌dna聚合酶具有较高的热稳定性。
热稳定的dna聚合酶目前在分子生物学、基因工程和分子诊断中应用较广泛,但具体的实用性取决于各种性能特征,如纠错率(保真度)、延伸率(合成能力)等。
不同特性的dna聚合酶可以解决dna合成过程中遇到的问题 (图1),例如来自环境、临床(例如血液样本)、古代和法医样本的dna扩增,这些困难样本中富含抑制物易导致扩增效率降低。扩增某些长片段或高gc含量的dna或环状序列也可能出现类似问题。
图1. pcr扩增中跟样本有关的常见问题
尽管热稳定的taq聚合酶大大提高了pcr反应的应用性,但其本身依然存在缺点。例如由于其缺乏 3' → 5'核酸外切酶活性,因此降低了其在pcr扩增中的忠实性,限制了其在基因克隆和基因测序的应用。此外,该酶在室温下依然具有活性,易导致引物二聚体的产生而降低反应的特异性。
针对这些缺点,一系列的改进优化,比如反应缓冲液的优化、加入热启动技术、使用基因工程技术改造taq dna聚合酶等等,以加强酶的稳定性、特异性、扩增能力等。
随着分子诊断技术不断革新,对pcr反应的速度、灵敏度、特异性和多重扩增能力也有了更高的要求,而优质的dna taq聚合酶则是满足这些要求的重要奠基石。
信励致和在taq聚合酶研发和生产方面具有丰富经验,一直为分子科研和各行业诊断研发企业提供优质的分子核心酶。

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