PCR'de Taq Polimerazın Rolü

DNA'nın kopyalarını yapmak, DNA polimeraz adı verilen enzimleri gerektirir. Bu enzimler, replikasyon sırasında bir genomu korur. 1960'lardan önce, bilim adamlarının daha fazla DNA kopyası yapmak için kullanacakları ısıya dayanıklı bir DNA polimerazı yoktu. 1966'da ABD'deki Yellowstone Milli Parkı'nın köpüren kaplıcalarında Thomas D. Brock, termofil adı verilen ve aşırı yüksek sıcaklıklarda hayatta kalabilen bir bakteri keşfetti ve adını verdi. Termos aquaticus. Bu organizmadan izole edilen polimeraz, tak polimeraz.

TL; DR (Çok Uzun; Okumadım)

PCR için ilk ısıya dayanıklı DNA polimeraz olan Taq polimeraz, 1966'da keşfedildi. PCR, DNA amplifikasyonunu dönüştürerek süreci hızlı ve verimli hale getirdi. Bu, klonlama, DNA testi, adli tıp ve tıp tasarımında devrim yaratacaktır.

Polimeraz zincir reaksiyonu (PCR), 1980'lerde kimyager Kary Mullis tarafından DNA parçalarının birçok kopyasını oluşturmanın bir yolu olarak geliştirildi. Bilim adamları, PCR'nin verimli çalışması için termostabil (ısıya dayanıklı) DNA polimerazların gerekli olacağını fark ettiler.

PCR'de bir DNA örneği, DNA sentezini başlatan nükleik asit dizileri olan primerler ile birleştirilir; tak polimeraz; ve nükleotid trifosfatlar (dNTP'ler). Bu karışım, otomatik bir PCR makinesi içindeki tüplere yerleştirilir. Kombinasyon 94 santigrat dereceye kadar ısıtılır, bu da DNA'nın denatüre olmasına veya çözülmesine neden olur ve iki tek iplikli DNA (ssDNA) ipliği haline gelir. Karışım daha sonra 55 °C'ye soğutulur, bu noktada primerler DNA'nın kopyalanması gereken kısmına tavlanır. Kombinasyon tekrar ısıtılır, ancak ideal sıcaklık olan 72 dereceye kadar ısıtılır. tak polimeraz, primerleri yeni DNA zincirleri yapmak için kullanır ve sarmal reformlar. Dakikalar içinde gerçekleşen bu işlem defalarca tekrarlanarak DNA parçalarının milyonlarca kopyasını oluşturur. Cetus Corporation, numunelerin ısıtılması ve soğutulması sürecini hızlandıran bir termocycler makinesi veya termocycler geliştirdi.

Sonunda, izole etmek yerine tak polimeraz termos aquaticus hücreler, pol bu bakteriden gelen gen izole edildi ve genomunu üretmek için klonlandı. Escherichiakoli (E. koli) hücreler. Daha yeni termostabil DNA polimerazlar keşfedilmiş olsa da, tak polimeraz, PCR için standart olmaya devam etmektedir.

Küçük bir DNA parçasını kullanma ve onu PCR yoluyla milyonlarca kez kopyalama yeteneği moleküler biyolojiyi dönüştürdü. Genetik arka planlar ve genetik kusurlar için testler sadece küçük bir örnek gerektirir, ancak tıp ve ata araştırmalarına yardımcı olan çok büyük miktarda önemli bilgi verir. PCR, insan hücrelerinde HIV'i tespit etmek için de kullanıldı ve epidemiyoloji alanını hızlı DNA amplifikasyonunun faydalarına açtı. Adli bilimciler düzenli olarak, saç tellerinden veya küçük kan örneklerinden DNA kanıtlarını izole ederek ve böylece suçla mücadeleye yardımcı olan PCR kullanırlar. Fosiller bile birçok kez kopyalanabilen DNA parçaları vererek evrim hakkında bilgi verebilir. Isıya dayanıklı gücü tak polimeraz bilimde büyük ve paha biçilemez bir ilerlemeye yol açmıştır.