Za kopiranje DNK so potrebni encimi, imenovani DNA polimeraze. Ti encimi med replikacijo ohranijo genom. Pred šestdesetimi leti znanstveniki niso imeli toplotno stabilne DNA polimeraze, ki bi jo lahko uporabili za izdelavo več kopij DNA. Leta 1966 je Thomas D. v vročih vrelcih nacionalnega parka Yellowstone v ZDA. Brock je odkril bakterijo, imenovano termofil, ki bi lahko preživela pri izredno visokih temperaturah, in jo poimenoval Thermus aquaticus. Imenovana je bila izolirana polimeraza iz tega organizma Taq polimeraza.
TL; DR (predolgo; Nisem prebral)
Taq polimeraza, prva toplotno stabilna DNA polimeraza za PCR, je bila odkrita leta 1966. PCR je transformiral pomnoževanje DNA, s čimer je bil postopek hiter in učinkovit. To bi revolucioniralo kloniranje, testiranje DNK, forenziko in oblikovanje zdravil.
Verižna reakcija polimeraze (PCR)
Verižno reakcijo s polimerazo (PCR) je v osemdesetih letih razvil kemik Kary Mullis kot sredstvo za izdelavo številnih kopij fragmentov DNA. Znanstveniki so ugotovili, da bodo za učinkovito delovanje PCR potrebne termostabilne (toplotno stabilne) polimeraze DNA.
Taq polimeraza, ki je termostabilna, se je izkazala za idealno za PCR.V PCR se vzorec DNA kombinira s primerji, ki so zaporedja nukleinskih kislin, ki začnejo sintezo DNA; Taq polimeraza; in nukleotidni trifosfati (dNTP). To zmes damo v epruvete znotraj avtomatiziranega PCR aparata. Kombinacija se segreje na 94 stopinj Celzija, zaradi česar se DNK denaturira ali odstrani, in postane dva veriga DNK (ssDNA). Nato mešanico ohladimo na 55 stopinj C, na tem mestu pa primere žarimo na del DNA, ki ga je treba replicirati. Kombinacija se ponovno segreje, vendar na 72 stopinj C, kar je idealna temperatura za Taq polimeraza za uporabo primerjev za izdelavo novih verig DNA in reforma vijačnice. Ta postopek, ki poteka v nekaj minutah, se večkrat ponovi, da se ustvarijo milijoni kopij kosov DNK. Družba Cetus je razvila termociklični stroj ali termocikler, ki je pospešil postopek segrevanja in hlajenja vzorcev.
Sčasoma, ne pa izolirati Taq polimeraza iz Thermus aquaticus celice, pol gen iz te bakterije je bil izoliran in kloniran, da je v njej ustvaril svoj genom Escherichiacoli (E. coli) celic. Medtem ko so bile odkrite novejše termostabilne DNA polimeraze, Taq polimeraza ostaja standard za PCR.
Revolucija molekularne biologije
Sposobnost uporabe majhnega kosa DNK in kopiranja milijonakrat s pomočjo PCR je spremenila molekularno biologijo. Testiranje genetskega ozadja in genetskih napak zahteva le majhen vzorec, vendar daje ogromno ključnih informacij, ki pomagajo raziskavam medicine in prednikov. PCR je bil uporabljen tudi za odkrivanje virusa HIV v človeških celicah, s čimer je področje epidemiologije odprlo prednosti hitrega ojačanja DNA. Forenziki redno uporabljajo PCR, izolirajo dokaze o DNA iz pramenov las ali majhnih vzorcev krvi in s tem pomagajo v boju proti kriminalu. Celo fosili lahko dajo drobce DNA, ki jih je mogoče večkrat ponoviti in zagotoviti informacije o evoluciji. Moč toplotno stabilna Taq polimeraza je privedla do velikega in neprecenljivega napredka znanosti.