Taq DNA polümeraas: Molekulaarbioloogia ja diagnostika

Molekulaarbioloogia ja geneetiline uurimistöö said revolutsiooni taq DNA polümeraas , termostabiilne ensüüm. See on saadud hüpertermofiilsest bakterist Thermus aquaticus, see polümeraas omab ainulaadset võimet taluda kõrgeid temperatuure ilma oma funktsionaalsuse vähenemiseta, mis on viinud selle laialdase kasutamiseni polümeraasiketireaktsiooni (PCR) tehnoloogias.

Avastus taq DNA polümeraas alguses 1980. aastate pool Kary Mullise ja tema kolleegide poolt Cetus Corporationis ilmendas uut era DNA amplifitseerimises ja analüüsimises. See avastus oli nii oluline, et see võitis Kary Mullisile 1993. aasta Nobelipreemia keemias.

PCR-s toimib Taq DNA polümeraas parima korral umbes 72°C-juures, mis kattub täpselt termaltsükli protsessiga, mis selleks vajalik on. PCR-tsüklite jooksul toimub dubbelstrandsliku DNA malli desenatureerumine kõrgete temperatuuride all, mille järel tookeb Taq DNA polümeraas uusi komplemeetsete strände temperatuuri langudes, mis viib iga tsükli jooksul sihtjada kandvate DNA molekulide arvu topeltmoodustamiseni.

Taq DNA polümeraas on tugev ja täps nii, et seda kasutatakse sageli põhiolemaselt teadusliku uurimise väljaspool. Näiteks forensikas võib isegi väikesed jäljed selle abil suurendada identifitseerimise eesmärgil. See aitab tuvastada geneetilisi haigusi ning haigusepõhjustajaid mikroorganisme või neile seotud mutatsioone ning seega mängib rolli meditsiinilises diagnostikas. Lisaks laieneb selle kasutamine ka pertsmajanduseni, näiteks suitsete tunnustamiseks ja geneetiliste omaduste parandamiseks.

Kuid olles nii levinud nende kasutamine, on Taq DNA polümeraasidega seotud mõned piirangud. Üks levinumat probleemi on see, et enzüüm倾向 sisestada vigu replikatsiooni ajal, mistõttu toodetakse muutetuid koopiaid originaalide asemel. Et sellele vastu töötada, on teadlased arendanud kõrge usaldusväärsusega Taq polümeraaseid, mis on madalamate effektiivsusega, kuid parema täpsusega võrreldes HFiTQ-ga, mis on sellise variandi näide.

Enzyymtehnoloogia parandused on ka viinud teiste termostaatsete polümeraaside arendamiseni, nagu Pfu (Pyrococcus furiosusist) ja Vent (Thermococcus litoralisist), kumbki omades oma eeliseid ja kompromisse. Kuid siiski on Taq DNA polümeraas neist uutest enzyymidest hinnangute standardiks jäänud.

Kokkuvõttes on Taq DNA polümeraas tõendus teadusliku innovatsiooni võimast ja tema ulatuslikest mõjudest mitmetes valdkondades. See pole ainult muutanud keerulisi DNA manipuleerimisi lihtsamaks, vaid kiirendanud ka uurimist, samal ajal võimaldades kiiret diagnostikat ja ravi jälgimist. Kui molekulaarbioloogia edeneb, jääb Taq DNA polümeraas aluseks tööriistade komplektile, mis aitavad meil aru saada elu põhilisemast molekulist: DNA-st.