Ključna razlika – Taq polimeraza proti DNA polimerazi
DNK polimeraza je encim, ki iz svojih gradnikov (nukleotidov) ustvari novo DNK. Pri prokariontih in evkariontih najdemo različne vrste DNA polimeraz. Podvajanje DNK je izvedljivo zaradi prisotnosti teh posebnih encimov, genetske informacije pa se prenašajo na potomce z delovanjem DNK polimeraz. Taq polimeraza je posebna vrsta DNA polimeraze, ki je termostabilna in se pogosto uporablja v PCR. Polimerazo Taq najdemo v termofilnih bakterijah in jo očistimo pri replikaciji DNA in vitro. Ključna razlika med polimerazo Taq in polimerazo DNA je, da lahko polimeraza Taq prenese visoke temperature brez denaturacije, medtem ko druge polimeraze DNA denaturirajo pri visokih temperaturah (pri temperaturah razgradnje beljakovin).
Kaj je Taq polimeraza?
Taq polimeraza (Taq DNA polimeraza) je encim, ki se uporablja za sintezo DNK in vitro s tehniko PCR. Proizvaja ga termofilna bakterija, imenovana Thermus aquaticus, ki živi v vročih vrelcih in termalnih vrelcih. Taq polimeraza je termostabilen encim, ki se pri visokih temperaturah ne razgradi. Polimeraza Taq je bila prvič prečiščena in objavljena v Chien et al. leta 1976. Tehnika PCR se izvaja s pomočjo polimeraze Taq zaradi njene sposobnosti prenašanja visoke temperature in temperaturnih nihanj med PCR. Polimeraza Taq katalizira sintezo DNA, če obstajajo primerji, nukleotidi in enoverižna vzorčna DNA. Encim je sestavljen iz enega samega polipeptida z molekulsko maso približno 94 kDa. Polimeraza Taq kaže svojo optimalno aktivnost pri 80 °C in v območju pH 7–8 s prisotnostjo magnezijevih ionov. Ima polimerazno in eksonukleazno aktivnost. Encim je sestavljen iz ene same polipeptidne verige, gen za Taq polimerazo pa vsebuje visoko vsebnost G in C (67.9%).
Termostabilna Taq polimeraza omogoča izvajanje PCR pri visokih temperaturah, kar poveča specifičnost primerjev in zmanjša nastajanje neželenih produktov PCR (primer dimerjev). Taq polimeraza tudi odpravlja potrebo po dodajanju novih encimov v reakcijo PCR po vsakem ciklu reakcije PCR zaradi svoje sposobnosti, da prenese visoke temperature. Odkritje polimeraze Taq je omogočilo izvedbo PCR v eni sami zaprti epruveti v relativno preprostem stroju. Zaradi teh lastnosti polimeraze Taq PCR postane priljubljena rutinsko izvajana laboratorijska tehnika v mnogih analizah molekularne biologije v zvezi z analizo DNK.
Taq polimeraza se pogosto uporablja v molekularno bioloških tehnikah in obstaja potreba po obsežni proizvodnji polimeraze Taq. Zato je bil z uporabo tehnologije rekombinantne DNA in kloniranja genov kloniran gen, ki je kodiral Taq DNA polimerazo, in izražen v Escherichia coli. To je močno olajšalo proizvodnjo rekombinantne polimeraze Taq in znižalo ceno tega encima za ustrezno uporabo.
Slika 1: Taq polimeraza
Kaj je DNA polimeraza?
DNA polimeraza je encim, ki katalizira sintezo DNA iz nukleotidov. Je najbolj natančen encim, odgovoren za podvajanje genomov in prenos genetskih informacij na potomce. Med delitvijo celice DNK polimeraza podvoji vso svojo DNK in posreduje eno kopijo vsaki hčerinski celici. Leta 1955 je Arthur Kornberg odkril DNA polimerazo v E Coli. Delovanje DNA polimeraze je odvisno od več zahtev; šablonsko DNA, ione Mg+2, vse štiri vrste deoksinukleotidov (dATP, dTTP, dCTP in d GTP) in kratko zaporedje RNA (primer). Sinteza DNA poteka v smeri od 5' do 3' s pomočjo DNA polimeraze.
DNA polimeraze lahko razvrstimo v sedem različnih družin: A, B, C, D, X, Y in RT (reverzna transkriptaza). Retrovirusi kodirajo za RT; nenavadna DNK polimeraza, ki za sintezo DNK potrebuje predlogo RNK. Obstaja pet različnih tipov DNA polimeraz, ki jih najdemo v prokariontih za različne vloge pri replikaciji DNA. DNK polimeraza 3 je odgovorna za polimerizacijo nove verige DNK. DNK polimeraza 1 je odgovorna za popravljanje in krpanje DNK. DNK polimeraze 2, 4 in 5 so odgovorne za popravljanje in lektoriranje DNK. Pri evkariontih obstaja 15 različnih vrst DNA polimeraz. Vključujejo pet večjih družin.
Slika 2: DNK polimeraza
DNK polimeraze se uporabljajo pri kloniranju genov, PCR, DNK sekvenciranju, odkrivanju SNP, molekularni diagnostiki itd. Taq polimeraza je ena vrsta DNK polimeraze, ki lahko prenaša visoke temperature in je na voljo za sintezo DNK brez degradacije.
Kakšna je razlika med Taq polimerazo in DNA polimerazo?
Taq polimeraza proti DNA polimerazi |
|
| Taq DNK polimeraza je encim, ki ustvarja DNK. Je termostabilen encim, ki ga najdemo v termofilih | DNA polimeraza je encim, ki olajša podvajanje DNA in ga najdemo tako v prokariontskih kot evkariontskih organizmih. |
| Razgradnja pri visokih temperaturah | |
| Taq polimeraza je aktivna pri visokih temperaturah. | DNA polimeraze se razgradijo pri visokih temperaturah, ki denaturirajo beljakovine. |
| Uporabi | |
| To se pogosto uporablja v PCR | Taq polimeraza je nadomestila DNA polimerazo iz coli, ki je bila prvotno uporabljena v PCR. |
Povzetek – Taq polimeraza proti DNA polimerazi
DNK polimeraze so encimi, ki sintetizirajo DNK iz deoksinukleotidov (gradnikov DNK), ko so na voljo predloga in primerji. Polimeraze DNA so potrebne za podvajanje DNK celic in prehajanje v identične hčerinske celice med celično delitvijo. Polimeraze DNA dodajo nove nukleotide na 3' konec primerja in podaljšajo sintezo nove verige DNA v smeri 5' proti 3'. Taq DNA polimeraza je eden izmed encimov DNA polimeraze, ki je zelo uporaben pri metodi verižne reakcije s polimerazo (PCR) za pomnoževanje DNA. E. coli DNA polimeraza 1 je bila uporabljena že prej za PCR, vendar jo je komercialna Taq polimeraza izpodrinila zaradi visoke specifičnosti vezave primerja pri povišanih temperaturah in proizvodnje večjega izkoristka želenega produkta z manj nespecifičnega produkta pomnoževanja. To je razlika med Taq polimerazo in DNA polimerazo.
