Полімераза Taq DNA: молекулярна біологія та діагностика

Молекулярна біологія та генетичні дослідження були революціонізовані полімераза DNA Taq , термостабільним ферментом. Він отриманий з гіпертермофільної бактерії Thermus aquaticus, цей полімераза має унікальну здатність витримувати високі температури без зниження своєї функціональності, що призвело до його широкого використання в технології полімеразної ланцюгової реакції (ПЛР).

Відкриття полімераза DNA Taq у початку 1980-х років науковцями Кері Муллісом та його колегами у компанії Cetus Corporation оголосило нову еру в ампліфікації та аналізі ДНК. Це відкриття було настільки значущим, що воно принесло Кері Муллісу Нобелівську премію з хімії у 1993 році.

У PCR, Taq ДНК-полімераза найкраще функціонує приблизно при 72°C, що точно збігається з термальним циклом, необхідним для неї. Під час циклів PCR відбувається денатурація двоспіралевих шаблонних молекул ДНК при високих температурах, після чого відбувається синтез нових комплементарних ланок за допомогою Taq ДНК-полімерази при зниженні температури, що призводить до подвоєння кількості цільової послідовності у кожному циклі.

Таґ ДНК-полімераза є міцною та дотримується точності, тому часто використовується поза межами базових наукових досліджень. Наприклад, у судової медицини навіть слідкові кількості можуть бути збільшені для ідентифікаційних цілей за допомогою цього. Вона допомагає виявляти генетичні захворювання, а також хворобопричинні микробіологічні організми чи мутації, пов'язані з ними, тому відіграє ролі у медичній діагностиці. Крім того, її використання розширюється й на сферу сільського господарства, таку як ідентифікація та покращення генетичних ознак сільськогосподарських видів.

Проте, незважаючи на широке використання, існують певні обмеження, пов'язані з Таґ ДНК-полімеразами. Одна з поширених проблем полягає в тому, що ензим має тенденцію вносити помилки під час реплікації, отже, виробляючи мутирувані копії замість оригіналів. Науковці розробили Високофідельні Таґ полімерази, щоб боротися з цією проблемою, але вони мають нижчу ефективність, хоча й покращену точність порівняно з HFiTQ, прикладом такого варіанту.

Досконалення в ензимній технології також призвело до розробки інших термостійких полімераз, таких як Pfu (від Pyrococcus furiosus) та Vent (від Thermococcus litoralis), кожна з своїми перевагами та компромісами. Незважаючи на це, серед цих нових ензимів, Taq ДНК-полімераза все ще вважається стандартом для порівняння.

У підсумку, Taq ДНК-полімераза свідчить про силу наукової інновації та її широкий вплив у різних дисциплінах. Це не лише спростило складні маніпуляції з ДНК, але й прискорило дослідження, сприяючи швидкодійним діагностичним процедурам та моніторингу терапії. З розвитком молекулярної біології, Taq ДНК-полімераза залишиться ключовим інструментом у наборі засобів, що забезпечують розуміння найфундаментальнішої молекули життя: ДНК.