Peran Taq Polimerase dalam PCR

Membuat salinan DNA membutuhkan enzim yang disebut DNA polimerase. Enzim ini mempertahankan genom selama replikasi. Sebelum tahun 1960-an, para ilmuwan tidak memiliki DNA polimerase yang tahan panas untuk digunakan membuat lebih banyak salinan DNA. Pada tahun 1966, di mata air panas yang mendesis di Taman Nasional Yellowstone di AS, Thomas D. Brock menemukan bakteri, yang disebut termofil, yang dapat bertahan hidup pada suhu yang sangat tinggi, dan menamakannya termus akuatik. Polimerase yang diisolasi dari organisme ini bernama Taq polimerase.

TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)

Taq polimerase, DNA polimerase pertama yang stabil terhadap panas untuk PCR, ditemukan pada tahun 1966. PCR mengubah amplifikasi DNA, membuat prosesnya cepat dan efisien. Ini akan merevolusi kloning, pengujian DNA, forensik dan desain obat-obatan.

Reaksi berantai polimerase (PCR) dikembangkan oleh ahli kimia Kary Mullis pada 1980-an, sebagai sarana untuk membuat banyak salinan fragmen DNA. Para ilmuwan menyadari bahwa polimerase DNA termostabil (stabil panas) akan diperlukan agar PCR bekerja secara efisien.

Dalam PCR, sampel DNA digabungkan dengan primer, yang merupakan rangkaian asam nukleat yang memulai sintesis DNA; Taq polimerase; dan nukleotida trifosfat (dNTP). Campuran ini ditempatkan dalam tabung di dalam mesin PCR otomatis. Kombinasi tersebut dipanaskan hingga 94 derajat Celcius, yang menyebabkan DNA terdenaturasi atau terlepas, dan menjadi dua untai DNA untai tunggal (ssDNA). Campuran kemudian didinginkan hingga 55 derajat C, di mana titik primer menempel pada bagian DNA yang perlu direplikasi. Kombinasi dipanaskan lagi, tetapi sampai 72 derajat C, yang merupakan suhu ideal untuk Taq polimerase untuk menggunakan primer untuk membuat untai DNA baru, dan heliks terbentuk kembali. Proses ini, yang berlangsung dalam hitungan menit, diulang berkali-kali untuk membuat jutaan salinan potongan DNA. Cetus Corporation mengembangkan mesin thermocycling, atau thermocycler, yang mempercepat proses pemanasan dan pendinginan sampel.

Akhirnya, daripada mengisolasi Taq polimerase dari Thermus Aquaticus sel, pol gen dari bakteri tersebut diisolasi dan dikloning untuk menghasilkan genomnya di Escherichiacoli (E. koli) sel. Sementara polimerase DNA termostabil yang lebih baru telah ditemukan, Taq polimerase tetap menjadi standar untuk PCR.

Kemampuan untuk menggunakan sepotong kecil DNA dan menyalinnya jutaan kali melalui PCR telah mengubah biologi molekuler. Pengujian untuk latar belakang genetik dan cacat genetik hanya membutuhkan sampel kecil, namun menghasilkan sejumlah besar informasi penting yang membantu penelitian kedokteran dan leluhur. PCR juga digunakan untuk mendeteksi HIV dalam sel manusia, membuka bidang epidemiologi untuk manfaat amplifikasi DNA yang cepat. Ilmuwan forensik secara teratur menggunakan PCR, mengisolasi bukti DNA dari helai rambut atau sampel kecil darah, dan dengan demikian membantu memerangi kejahatan. Bahkan fosil dapat menghasilkan fragmen DNA yang dapat direplikasi berkali-kali, memberikan informasi tentang evolusi. Kekuatan panas-stabil Taq polimerase telah menyebabkan kemajuan yang luas dan tak ternilai dalam ilmu pengetahuan.