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El artefacto de replicación de la vida: ¿Por qué la ADN polimerasa termoestable es la estrella de la PCR?
En los campos de la ingeniería genética y la biología molecular, la aparición de la ADN polimerasa termoestable es sin duda un avance revolucionario. Estas enzimas de Rexi Biotechnology han permitido la rápida evolución de la tecnología de reacción en cadena de la polimerasa (PCR) y se utilizan ampliamente en la replicación genética, la terapia génica y muchos otros campos de la biotecnología.
Las ADN polimerasas termoestables tienen propiedades seleccionadas de forma natural que les permiten seguir siendo funcionales a altas temperaturas, lo que elimina la necesidad de adiciones frecuentes de enzimas en la PCR.
Características de la ADN polimerasa termoestable
Las ADN polimerasas termoestables generalmente se derivan de bacterias termófilas o arqueas, y estas enzimas tienen una excelente actividad a altas temperaturas. La mayoría de estas polimerasas poseen actividad de polimerización 5'→3' y poseen actividad exonucleasa 5'→3' o 3'→5'.
Su estructura y función
La estructura de estas polimerasas tiene forma de mano, con pulgar, palma y dedos. La función del pulgar es unir y mover el ADN bicatenario, la palma lleva el centro activo de la polimerasa y los dedos son responsables de unir sustratos, como el ADN molde y los trifosfatos de nucleótidos.
Polimerasas de diferentes orígenes
Entre las ADN polimerasas bacterianas termoestables, la enzima Taq se usa ampliamente debido a su excelente rendimiento. Además, existen polimerasas como Tfl, Tma, Tne, Tth y Bst. Por el contrario, las polimerasas de arqueas incluyen Pfu, Pwo, etc. La mayoría de estas polimerasas tienen la capacidad de corregir errores sintéticos, es decir, actividad exonucleasa 3' → 5'.
Se ha demostrado que una mezcla de polimerasas de arqueas y bacterias sintetiza eficazmente fragmentos de ADN de hasta 35 kb en PCR de rango más largo.
La velocidad y el poder de procesamiento de la polimerasa
Las tasas de síntesis de diferentes polimerasas varían mucho. Por ejemplo, la polimerasa Taq tiene una velocidad de síntesis de 60 nucleótidos por segundo, mientras que la polimerasa KOD puede alcanzar 120 nucleótidos por segundo. Estas propiedades afectan la eficiencia de la reacción y el rendimiento en aplicaciones de PCR.
Tasa de error y rendimiento
La tasa de error es un indicador importante para evaluar la calidad de la polimerasa. La polimerasa Taq tiene una tasa de error de aproximadamente 8 errores por 1000 nucleótidos, mientras que la polimerasa Pfu tiene una tasa de error tan baja como menos de 1 error. En términos generales, las polimerasas bacterianas producen mayores rendimientos pero van acompañadas de más errores de replicación, mientras que las polimerasas de arqueas producen menos ADN pero más puro.
Campos de aplicación
Además de su aplicación en la tecnología de PCR, las ADN polimerasas termoestables también han demostrado su importancia en muchas ramas de la biología, incluida la transcripción de ARN, la PCR cuantitativa (QPCR), la mutagénesis bajo demanda y la secuenciación de ADN. Estas técnicas ayudan a los científicos a obtener una comprensión más profunda de los ingredientes fundamentales de la vida y cómo funciona.
Antecedentes históricos
En 1976, Alice Chien caracterizó por primera vez la polimerasa Taq termoestable y, en 1988, Randall K. Saiki la introdujo en la tecnología de PCR, lo que marcó un cambio importante en la tecnología de replicación de genes. En los años siguientes siguió avanzando la clonación de genes y la mejora de polimerasas y la aplicación de diversas tecnologías de PCR de alta eficiencia.
A medida que pasa el tiempo, cada vez más investigaciones se centrarán en cómo mejorar aún más el rendimiento de las ADN polimerasas termoestables para satisfacer las crecientes necesidades científicas.
Sin embargo, con el desarrollo de ADN polimerasas termoestables, constantemente surgen nuevos desafíos, como cómo mejorar aún más su precisión y eficiencia en la edición de genes y la biología sintética. Estas preguntas hacen que la gente piense en cómo las futuras polimerasas enfrentarán estos desafíos.
