Language
Country/Area
No result found
Artefatto di replicazione della vita: perché la DNA polimerasi termostabile è la stella della PCR?
Nei campi dell'ingegneria genetica e della biologia molecolare, l'emergere della DNA polimerasi termostabile rappresenta senza dubbio una svolta rivoluzionaria. Questi enzimi di Rexi Biotechnology hanno consentito la rapida evoluzione della tecnologia della reazione a catena della polimerasi (PCR) e sono ampiamente utilizzati nella replicazione genetica, nella terapia genica e in molti altri campi della biotecnologia.
Le DNA polimerasi termostabili hanno proprietà naturalmente selezionate che consentono loro di rimanere funzionali ad alte temperature, eliminando la necessità di frequenti aggiunte di enzimi nella PCR.
Caratteristiche della DNA polimerasi termostabile
Le DNA polimerasi termostabili derivano solitamente da batteri termofili o archaea e questi enzimi hanno un'attività eccellente alle alte temperature. La maggior parte di queste polimerasi possiedono attività di polimerizzazione 5'→3' e possiedono attività di esonucleasi 5'→3' o 3'→5'.
La sua struttura e funzione
La struttura di queste polimerasi ha la forma di una mano, con pollice, palmo e dita. La funzione del pollice è quella di legare e spostare il DNA a doppio filamento, il palmo trasporta il centro attivo della polimerasi e le dita sono responsabili del legame dei substrati, come il DNA modello e i nucleotidi trifosfati.
Polimerasi da diverse fonti
Tra le DNA polimerasi termostabili batteriche, l'enzima Taq è ampiamente utilizzato grazie alle sue eccellenti prestazioni. Inoltre, ci sono polimerasi come Tfl, Tma, Tne, Tth e Bst. Al contrario, le polimerasi archeali includono Pfu, Pwo, ecc. La maggior parte di queste polimerasi hanno la capacità di correggere errori sintetici, cioè l'attività di esonucleasi 3' → 5'.
È stato dimostrato che una miscela di polimerasi archeali e batteriche sintetizza efficacemente frammenti di DNA fino a 35 kb nella PCR a raggio più lungo.
La velocità e la potenza di elaborazione della polimerasi
Le velocità di sintesi delle diverse polimerasi variano notevolmente. Ad esempio, la Taq polimerasi ha una velocità di sintesi di 60 nucleotidi al secondo, mentre la KOD polimerasi può raggiungere 120 nucleotidi al secondo. Queste proprietà influiscono sull'efficienza della reazione e sulla resa nelle applicazioni PCR.
Tasso di errore e rendimento
Il tasso di errore è un indicatore importante per valutare la qualità della polimerasi. La Taq polimerasi ha un tasso di errore di circa 8 errori per 1.000 nucleotidi, mentre la Pfu polimerasi ha un tasso di errore inferiore a 1 errore. In generale, le polimerasi batteriche producono rese più elevate ma sono accompagnate da maggiori errori di replicazione, mentre le polimerasi arcaiche producono meno DNA ma più puro.
Campi di applicazione
Oltre alla sua applicazione nella tecnologia PCR, le DNA polimerasi termostabili hanno dimostrato la loro importanza anche in molti rami della biologia, tra cui la trascrizione dell'RNA, la PCR quantitativa (QPCR), la mutagenesi su richiesta e il sequenziamento del DNA. Queste tecniche aiutano gli scienziati ad acquisire una comprensione più profonda degli ingredienti fondamentali della vita e di come funziona.
Cenni storici
Nel 1976, Alice Chien caratterizzò per la prima volta la Taq polimerasi termostabile e nel 1988 Randall K. Saiki la introdusse nella tecnologia PCR, segnando un cambiamento importante nella tecnologia di replicazione genetica. Negli anni successivi, la clonazione genetica, il miglioramento delle polimerasi e l’applicazione di varie tecnologie PCR ad alta efficienza hanno continuato a progredire.
Con il passare del tempo, sempre più ricerche si concentreranno su come migliorare ulteriormente le prestazioni delle DNA polimerasi termostabili per soddisfare le crescenti esigenze scientifiche.
Tuttavia, con lo sviluppo delle DNA polimerasi termostabili, emergono costantemente nuove sfide, ad esempio come migliorarne ulteriormente la precisione e l'efficienza nell'editing genetico e nella biologia sintetica. Queste domande spingono le persone a riflettere su come le future polimerasi affronteranno queste sfide.
