Language
Country/Area
No result found
قطعة أثرية لتكرار الحياة: لماذا يعتبر بوليميريز الحمض النووي القابل للحرارة هو نجم تفاعل البوليميراز المتسلسل؟
في مجالات الهندسة الوراثية والبيولوجيا الجزيئية، يعد ظهور بوليميراز الحمض النووي القابل للحرارة بلا شك إنجازًا ثوريًا. هذه الإنزيمات من شركة Rexi Biotechnology مكنت من التطور السريع لتقنية تفاعل البلمرة المتسلسل (PCR) وتستخدم على نطاق واسع في تكرار الجينات والعلاج الجيني والعديد من مجالات التكنولوجيا الحيوية الأخرى.
تتمتع بوليمرات الحمض النووي القابلة للحرارة بخصائص مختارة بشكل طبيعي تسمح لها بالبقاء وظيفية في درجات حرارة عالية، مما يلغي الحاجة إلى الإضافات المتكررة للإنزيمات في تفاعل البوليميراز المتسلسل.
خصائص بوليميراز الحمض النووي القابل للحرارة
عادة ما يتم اشتقاق بوليمرات الحمض النووي القابلة للحرارة من البكتيريا المحبة للحرارة أو العتائق، وهذه الإنزيمات لها نشاط ممتاز في درجات الحرارة العالية. تمتلك معظم هذه البوليميرات نشاط بلمرة 5'→3' وتمتلك نشاط نوكلياز خارجي 5'→3' أو 3'→5'.
بنيته ووظيفته
يتشكل هيكل هذه البوليميرات على شكل يد، مع إبهام وكف وأصابع. وظيفة الإبهام هي ربط وتحريك الحمض النووي المزدوج، وتحمل راحة اليد المركز النشط للبوليميراز، والأصابع مسؤولة عن ركائز الربط، مثل قالب الحمض النووي ونيوكليوتيد ثلاثي الفوسفات.
البوليميرات من مصادر مختلفة
من بين بوليمرات الحمض النووي البكتيرية القابلة للحرارة، يستخدم إنزيم طق على نطاق واسع بسبب أدائه الممتاز. بالإضافة إلى ذلك، هناك بوليميرات مثل Tfl وTma وTne وTth وBst. في المقابل، تشتمل البوليمرات الأثرية على Pfu، وPwo، وما إلى ذلك. معظم هذه البوليميرات لديها القدرة على تصحيح الأخطاء الاصطناعية، أي نشاط نوكلياز خارجي 3' → 5'.
لقد تبين أن خليطًا من البوليمرات الأثرية والبكتيرية يقوم بتجميع شظايا الحمض النووي بكفاءة تصل إلى 35 كيلو بايت في أطول مدى PCR.
سرعة وقوة معالجة البوليميراز
تختلف معدلات تخليق البوليميرات المختلفة اختلافًا كبيرًا. على سبيل المثال، بوليميراز طق لديه معدل تخليق يبلغ 60 نيوكليوتيدات في الثانية، في حين أن بوليميريز KOD يمكنه تحقيق 120 نيوكليوتيدات في الثانية. تؤثر هذه الخصائص على كفاءة التفاعل والإنتاجية في تطبيقات PCR.
معدل الخطأ والعائد
يعد معدل الخطأ مؤشرًا مهمًا لتقييم جودة البوليميراز. يحتوي بوليميريز طق على معدل خطأ يبلغ حوالي 8 أخطاء لكل 1000 نيوكليوتيدات، في حين أن بوليميريز Pfu لديه معدل خطأ منخفض يصل إلى أقل من خطأ واحد. بشكل عام، تنتج البوليميرات البكتيرية إنتاجية أعلى ولكنها تكون مصحوبة بمزيد من أخطاء التكاثر، في حين تنتج البوليميرات العتيقة حمضًا نوويًا أقل ولكنه أنقى.
حقول التطبيق
بالإضافة إلى تطبيقه في تكنولوجيا تفاعل البوليميراز المتسلسل، أظهرت بوليميرات الحمض النووي القابلة للحرارة أيضًا أهميتها في العديد من فروع علم الأحياء، بما في ذلك نسخ الحمض النووي الريبي (RNA)، وتفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي (QPCR)، والطفرات عند الطلب، وتسلسل الحمض النووي. تساعد هذه التقنيات العلماء على اكتساب فهم أعمق للمكونات الأساسية للحياة وكيفية عملها.
خلفية تاريخية
في عام 1976، قامت أليس شين لأول مرة بوصف بوليميريز طق القابل للحرارة، وفي عام 1988، أدخله راندال ك. سايكي في تكنولوجيا تفاعل البوليميراز المتسلسل، مما يمثل تغييرًا كبيرًا في تكنولوجيا تكرار الجينات. وفي السنوات التالية، استمر التقدم في استنساخ الجينات وتحسين البوليميراز وتطبيق مختلف تقنيات تفاعل البلمرة المتسلسل عالية الكفاءة.
مع مرور الوقت، ستركز المزيد والمزيد من الأبحاث على كيفية تحسين أداء بوليميرات الحمض النووي القابلة للحرارة لتلبية الاحتياجات العلمية المتزايدة.
ومع ذلك، مع تطور بوليمرات الحمض النووي القابلة للحرارة، تظهر باستمرار تحديات جديدة، مثل كيفية تحسين دقتها وكفاءتها في تحرير الجينات والبيولوجيا التركيبية. هذه الأسئلة تجعل الناس يفكرون في كيفية مواجهة البوليمرات المستقبلية لهذه التحديات.
