Language
Country/Area
No result found
Artefak Replikasi Kehidupan: Mengapa DNA Polimerase Termostabil Menjadi Bintang PCR?
Dalam bidang rekayasa genetika dan biologi molekuler, kemunculan DNA polimerase termostabil tidak diragukan lagi merupakan terobosan revolusioner. Enzim-enzim dari Rexi Biotechnology ini telah memungkinkan evolusi cepat teknologi reaksi berantai polimerase (PCR) dan digunakan secara luas dalam replikasi gen, terapi gen, dan banyak bidang bioteknologi lainnya.
DNA polimerase termostabil memiliki sifat-sifat yang dipilih secara alami yang memungkinkannya tetap berfungsi pada suhu tinggi, sehingga menghilangkan kebutuhan penambahan enzim yang sering dalam PCR.
Karakteristik DNA polimerase termostabil
DNA polimerase termostabil biasanya berasal dari bakteri termofilik atau archaea, dan enzim-enzim ini memiliki aktivitas yang sangat baik pada suhu tinggi. Sebagian besar polimerase ini memiliki aktivitas polimerisasi 5'→3' dan memiliki aktivitas eksonuklease 5'→3' atau 3'→5'.
Struktur dan fungsinya
Struktur polimerase ini berbentuk seperti tangan, dengan ibu jari, telapak tangan, dan jari-jari tangan. Fungsi ibu jari adalah untuk mengikat dan menggerakkan DNA untai ganda, telapak tangan membawa pusat aktif polimerase, dan jari-jari tangan bertanggung jawab untuk mengikat substrat, seperti DNA cetakan dan nukleotida trifosfat.
Polimerase dari berbagai sumber
Di antara DNA polimerase bakteri yang stabil secara termal, enzim Taq banyak digunakan karena kinerjanya yang sangat baik. Selain itu, ada polimerase seperti Tfl, Tma, Tne, Tth, dan Bst. Sebaliknya, polimerase arkeal meliputi Pfu, Pwo, dll. Sebagian besar polimerase ini memiliki kemampuan untuk mengoreksi kesalahan sintetik, yaitu aktivitas eksonuklease 3' → 5'.
Campuran polimerase arkeal dan bakteri telah terbukti mampu mensintesis fragmen DNA hingga 35 kb secara efisien dalam PCR jarak jauh.
Kecepatan dan daya pemrosesan polimerase
Laju sintesis berbagai polimerase sangat bervariasi. Misalnya, polimerase Taq memiliki laju sintesis 60 nukleotida per detik, sedangkan polimerase KOD dapat mencapai 120 nukleotida per detik. Sifat-sifat ini memengaruhi efisiensi reaksi dan hasil dalam aplikasi PCR.
Laju kesalahan dan hasil
Laju kesalahan merupakan indikator penting untuk mengevaluasi kualitas polimerase. Polimerase Taq memiliki laju kesalahan sekitar 8 kesalahan per 1.000 nukleotida, sedangkan polimerase Pfu memiliki laju kesalahan serendah kurang dari 1 kesalahan. Secara umum, polimerase bakteri menghasilkan hasil yang lebih tinggi tetapi disertai dengan lebih banyak kesalahan replikasi, sementara polimerase arkeal menghasilkan DNA yang lebih sedikit tetapi lebih murni.
Bidang aplikasi
Selain aplikasinya dalam teknologi PCR, polimerase DNA termostabil juga telah menunjukkan pentingnya dalam banyak cabang biologi, termasuk transkripsi RNA, PCR kuantitatif (QPCR), mutagenesis sesuai permintaan, dan pengurutan DNA. Teknik-teknik ini membantu para ilmuwan memperoleh pemahaman yang lebih dalam tentang bahan-bahan dasar kehidupan dan cara kerjanya.
Latar belakang sejarah
Pada tahun 1976, Alice Chien pertama kali mengkarakterisasi polimerase Taq termostabil, dan pada tahun 1988, Randall K. Saiki memperkenalkannya ke dalam teknologi PCR, yang menandai perubahan besar dalam teknologi replikasi gen. Pada tahun-tahun berikutnya, kloning gen dan peningkatan polimerase serta aplikasi berbagai teknologi PCR efisiensi tinggi terus maju.
Seiring berjalannya waktu, semakin banyak penelitian akan berfokus pada cara untuk lebih meningkatkan kinerja DNA polimerase termostabil guna memenuhi kebutuhan ilmiah yang terus meningkat.
Namun, seiring dengan perkembangan DNA polimerase termostabil, tantangan baru terus bermunculan, seperti cara untuk lebih meningkatkan akurasi dan efisiensinya dalam penyuntingan gen dan biologi sintetis. Pertanyaan-pertanyaan ini membuat orang berpikir tentang bagaimana polimerase masa depan akan menghadapi tantangan ini.
