Faire des copies de l'ADN nécessite des enzymes appelées ADN polymérases. Ces enzymes préservent un génome lors de la réplication. Avant les années 1960, les scientifiques n'avaient pas d'ADN polymérase thermostable à utiliser pour faire plus de copies d'ADN. En 1966, dans les sources chaudes pétillantes du parc national de Yellowstone aux États-Unis, Thomas D. Brock a découvert une bactérie, appelée thermophile, qui pouvait survivre à des températures extrêmement élevées, et l'a nommée Thermus aquaticus. La polymérase isolée de cet organisme a été nommée Taq polymérase.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
La Taq polymérase, la première ADN polymérase thermostable pour la PCR, a été découverte en 1966. Amplification d'ADN transformée par PCR, rendant le processus rapide et efficace. Cela révolutionnerait le clonage, les tests ADN, la médecine légale et la conception de médicaments.
Réaction en chaîne par polymérase (PCR)
La réaction en chaîne par polymérase (PCR) a été développée par le chimiste Kary Mullis dans les années 1980, comme moyen de faire de nombreuses copies de fragments d'ADN. Les scientifiques ont réalisé que des ADN polymérases thermostables (stables à la chaleur) seraient nécessaires pour que la PCR fonctionne efficacement.
Taq la polymérase, étant thermostable, s'est avérée idéale pour la PCR.En PCR, un échantillon d'ADN est combiné avec des amorces, qui sont des séquences d'acides nucléiques qui démarrent la synthèse d'ADN; Taq polymérase; et les nucléotides triphosphates (dNTP). Ce mélange est placé dans des tubes à l'intérieur d'une machine PCR automatisée. La combinaison est chauffée à 94 degrés Celsius, ce qui provoque la dénaturation ou le déroulement de l'ADN et devient deux brins d'ADN simple brin (ADNsb). Le mélange est ensuite refroidi à 55 degrés C, moment auquel les amorces s'hybrident à la partie de l'ADN qui doit être répliquée. L'ensemble est à nouveau chauffé, mais à 72 degrés C, qui est la température idéale pour Taq polymérase pour utiliser les amorces pour fabriquer de nouveaux brins d'ADN, et l'hélice se reforme. Ce processus, qui se déroule en quelques minutes, est répété plusieurs fois pour créer des millions de copies de morceaux d'ADN. La Cetus Corporation a développé une machine de thermocyclage, ou thermocycleur, qui a accéléré le processus de chauffage et de refroidissement des échantillons.
Finalement, plutôt que d'isoler Taq polymérase de Thermus aquatique cellules, le pol gène de cette bactérie a été isolé et cloné pour produire son génome dans Escherichiacoli (E. coli) cellules. Alors que de nouvelles ADN polymérases thermostables ont été découvertes, Taq la polymérase reste la norme pour la PCR.
Une révolution de la biologie moléculaire
La possibilité d'utiliser un petit morceau d'ADN et de le copier des millions de fois par PCR a transformé la biologie moléculaire. Les tests pour les antécédents génétiques et les défauts génétiques ne nécessitent qu'un petit échantillon, mais ils fournissent de grandes quantités d'informations cruciales qui aident la médecine et la recherche sur les ancêtres. La PCR a également été utilisée pour détecter le VIH dans les cellules humaines, ouvrant le domaine de l'épidémiologie aux avantages de l'amplification rapide de l'ADN. Les médecins légistes utilisent régulièrement la PCR, isolant des preuves ADN à partir de mèches de cheveux ou de petits échantillons de sang, contribuant ainsi à lutter contre le crime. Même les fossiles peuvent produire des fragments d'ADN qui peuvent être répliqués plusieurs fois, fournissant des informations sur l'évolution. La puissance de la stabilité thermique Taq polymérase a conduit à un progrès vaste et inestimable de la science.