TAQ聚合酶：它是什么，它做什么？

元描述

TAQ聚合酶是一种热稳定酶，一种广泛使用的嗜热细菌分离株热水生植物。了解有关其在PCR中应用的更多信息。

TAQ聚合酶基础知识

什么是TAQ聚合酶？

TAQ DNA聚合酶或TAQ聚合酶是一种生物催化剂，涉及核苷酸与合成DNA的附着 - 类似于其他聚合酶。

在大肠杆菌（e.coli），TAQ聚合酶是一种832-氨基酸蛋白，分子量为94 kDa（大约）。

但是，这种聚合酶的特殊之处在于，它是一种可以处于高温条件的热稳定酶，这与大多数已知的酶不同，这些酶仅在37°C（体温）下正常工作。

TAQ聚合酶最活跃的最佳温度是70-75°C，即使在92°C下也显示出热稳定性。

如何找到这种酶？

那是在1960年代托马斯·布鲁克（Thomas D. Brook）进行了一个实验他正在黄石国家公园的湖泊和泉水中取样细菌。

从他的观察中，他发现了在80度以上的温泉中蓬勃发展的细菌线。这是有史以来第一个可以承受这种极端温度条件的细菌物种。

他命名了热水生植物- 被视为“ taq”。Thermus用于“在高温下稳定”，并且水生因为它是在“热水”中发现的。

1976年晚些时候Chien等。分离的蛋白质分子从这种称为TAQ聚合酶的热稳定细菌，特别是TAQ DNA聚合酶。

该聚合酶可以承受极高的温度，并为生物学家提供了在加热条件下进行DNA复制的优势。

TAQ聚合酶最常见的应用是其在传导聚合酶链反应（PCR）中的利用，接下来将讨论。

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什么是聚合酶链反应（PCR）？

聚合酶链反应（PCR）是一种众所周知的分子生物学技术，用于扩增DNA的特定区域。

影印机可以如何在书中复制页面PCR促进生产数十亿个单个DNA段的副本。

卡里·穆利斯（Kary Mullis）发明了这个DNA影印技术并彻底改变了分子生物学领域的研究。在体外复制DNA变得可能成为可能，研究人员现在只能在几个反应周期中从单独的DNA模板中制作新副本。

PCR应用在分子生物学中可见03manbetx.com ，基因组研究和基因组测序，生物医学研究和医学诊断。

根据哪些核酸（RNA或DNA）必须进行PCR扩增，可以使用许多不同类型的PCR技术。最常见的PCR技术是实时PCR，也称为定量PCR（QPCR）。

它是如何工作的？

使用PCR，A进行DNA的体外扩增PCR机器（热循环仪）以及几种核心成分。这些核心成分或PCR试剂包括：

模板DNA：要复制的DNA片段。

PCR缓冲液：这是为了确保反应的最佳条件。它由Tris-HCl，氯化钾（KCL）和氯化镁组成（MGCL₂）。

DNA核苷酸（DNTP）：需要构建新的DNA链。

PCR引物：启动PCR的DNA（寡核苷酸）的短拉伸。

热稳定DNA聚合酶（TAQ聚合酶）：用于沿模板链的DNA扩展。

然后以连续的方式将这些组件放入无菌PCR管中，并设置PCR反应。

PCR是一种依赖温度的技术，涉及三个步骤来完成反应的一个周期：

变性（94°C）

将模板DNA加热，使两个互补链分开。

退火（55-65°C）

温度降低以使引物的附着作为DNA合成的起点。

延伸（72°C）

最后一步是TAQ聚合酶开始采取行动的地方。一旦连接了底漆，TAQ聚合酶将其位于链上，以通过添加DNTP来产生新的链。这导致产生新的互补DNA（cDNA）链。

因此，新合成的链在下一个PCR周期中充当模板。每个周期之后，DNA加倍。该周期重复约25-35次，大约需要2-4小时才能完成整个过程并获得PCR产品。

下一步是执行琼脂糖凝胶电泳并获得数十亿份DNA！

PCR中的TAQ聚合酶：它做什么？

TAQ DNA聚合酶是PCR的主链。无TAQ聚合酶。没有PCR。

PCR扩增作用于温度变化的原理（加热和冷却反应），这使TAQ聚合酶成为高度有利的酶。

其背后的主要原因是，TAQ聚合酶可以在高效率和扩增能力的高温下工作，而其他身体酶不能。它可以每秒增加150个核苷酸，并在72°C下不到10秒内复制1000 bp的DNA。

PCR的延伸阶段是使用TAQ DNA聚合酶的地方。它使用它作为底物在底漆和DNA模板连接处结合。它读取DNA序列，并开始在5'至3'方向上添加核苷酸（DNTP）。

TAQ聚合酶在72°C下具有最佳活性，这就是为什么在精确温度下进行扩展步骤的原因。

另外，对于TAQ聚合酶的正确功能，MG²⁺以MGCL的形式添加₂到PCR缓冲液。毫克²⁺是一种结合TAQ聚合酶的活性位点并催化磷酸二酯键的形成以掺入新的DNTP，使其成为强制性要求。

当在MG存在下添加TAQ聚合酶时，标准的PCR实验是成功的²⁺。

TAQ聚合酶优势和缺点

尽管发现TAQ聚合酶是科学研究的巨大好处，但它也有缺点。

优点	缺点
热稳定性TAQ聚合酶可以承受高温，从而使其在执行PCR中的应用。	低忠诚典型的DNA聚合酶主要具有两个角色：5'至3'外切核酸酶活性和3至5'外切核酸酶校对活动。TAQ DNA聚合酶缺乏校对的能力。它无法检测和纠正不匹配的核苷酸，因此很难获得无错误的DNA链。
效率在最佳温度条件下，该聚合酶有效地使用核苷酸以互补的方式合成新的DNA链。	低特异性由于TAQ聚合酶是一种依赖温度的酶，因此温度略有变化会影响聚合酶活性。这可能会导致酶构型甚至核苷酸的不匹配，从而使聚合酶的特异性降低。众所周知，每9000个核苷酸都会添加一个错误的核苷酸。
高扩增能力在扩增过程中，TAQ聚合酶具有每秒增加150个核苷酸的能力。	单向活动与其他聚合酶不同，TAQ聚合酶仅在5'至3'方向上起作用，并且在3'至5’方向上不进行切除修复。因此，它的运动是单向的。
半衰期在92°C下，其半衰期超过2小时，高于任何其他聚合酶。这使TAQ聚合酶成为用于体外扩增靶DNA的功率工具。	二价阳离子需求需要一个额外的辅因子来有效地功能taq聚合酶（金属离子MG²⁺）。没有这种二价阳离子，TAQ聚合酶将不会太多。

简而言之，TAQ聚合酶显示出高的热稳定性和加工性，但保真度和特异性低。幸运的是，重组DNA技术的进步使得克服上述缺点成为可能。现在有一些可商购的TAQ聚合酶显示出很高的特异性，高保真度，高灵敏度，并且可以根据PCR类型进行修改。

而且，常规PCR的修改，如热门PCR，改变了DNA扩增的准确性和特异性，从而减少了非特异性结合。

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PCR是一种体外DNA扩增技术，需要一种称为TAQ聚合酶的热稳定的DNA聚合酶在高温下抗活化。它有效地克隆DNA片段，并已成为分子研究的组成部分。

随着PCR的需求不断增长，需要大量的TAQ聚合酶以及有效的PCR设置。

但是，如果您的实验室或诊所的预算较小，则直接购买TAQ聚合酶和高温PCR设备可能是一个挑战。它使急需的资本与资产折旧联系在一起，并且通常可以阻碍您的运营预算。

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