قالب وردپرس درنا توس
خانه / تازه‌ها / بیوتکنولوژی / آنزیم تک پلیمراز و کاربردهای آن

آنزیم تک پلیمراز و کاربردهای آن

Taq polymeraze va kardbordhatye aan

نمونه بسته بندی تجاری آنزیم های دی.ان.ای پلیمراز. منبع: ترمو فیشر.

یاسین اشراقی: تکثیر دی. ان.‌ای با استفاده از تک پلیمراز، یکی از گسترده‌ترین تکنیکهای مورد استفاده در زیست‌شناسی مولکولی و بیوتکنولوژی است. دی. ان.‌ای نقش بسیار مهمی در تکثیر ماده ژنتیکی موجودات زنده و ادامه حیات بیوتکنولوژی آن‌ها دارد. ۵ سال پس از کشف ساختار دی. ان.‌ای توسط واتسون و کریک، اولین آنزیم دی. ان.‌ای پلیمراز در باکتری اشرشیا کولی، در سال ۱۹۵۸ توسط کورنبرگ و همکارانش کشف گردید. از آن پس آنزیمهای پلیمراز بیشتری با خصوصیات منحصر به فرد شناسایی و به این خانواده اضافه گردیدند.

اگرچه در ابتدا اطلاعاتی در رابطه با توالی آن‌ها در دست نبود اما بررسی و مقایسه خصوصیات بیوشیمیایی آنزیم‌ها، تفاوت‌های قابل توجهی را نشان می‌داد. در آن زمان با مقایسه شکل توالی اولیه این آنزیم‌ها، آن‌ها را به چهار گروه اصلی C، B، A و X تقسیم کردند که تا امروز هم همین طبقه بندی وجود دارد.

با پیشرفت پروژه تعیین توالی ژنوم، تعداد بسیار زیادی ترادف جدید ژن دی. ان.‌ای پلیمراز از باکتری‌ها، آرکی‌ها و یوکاریوت‌ها تعیین و شناسایی شده است که همگی دارای منشأ تکاملی مشترکی هستند.

آنزیم پلیمر کننده دی. ان.‌ای «تک» آنزیمی مقاوم به گرمـا ست که جهت تکثیر قطعـهای خـاص از دی. ان.‌ای و واکـنش زنجیرهای پلیمراز (پی. سی. ار) استفاده می‌شـود. عمـل واکـنش زنجیرهای پلیمراز کاربردهای زیادی دارد از جمله بررسـی حضور با عدم حضور یک ژن بخصوص در ژنوم موجود مورد نظر، آزمون تعیین والدین، تشخیص نقایص ژنتیکـی یا بیماری، کلن کردن ژن، تجزیه و تحلیل دی. ان.‌ای گونـه‌های منقرض شده و ده‌ها کاربرد دیگر. این آنـزیم ابتـدا ازباکتری ترمینوس آکواتیکوس که در چشمه هـای آبگـرم زندگی می‌کند اسـتخراج شـد. بـه همـین دلیـل نـام آن ازمخفف نام جنس و گونـه بـاکتری یـاد شـده گرفتـه شـد. این آنزیم به عنوان یکـیاز اولین آنزیمهایی که دمـای بـالای واسرشـت کـردن در فرایند پی. سی. ار را تحمل می‌کند، شناخته شد. نیمه عمـر ایـن آنزیم در دمای ۹۵درجه سانتیگراد ۴۰دقیقه می‌باشد.

یکی از ویژگی‌های منفی آنزیم تک پلیمراز این است کـه فاقـد مکانیسم تصحیح است و به همین دلیـل ممکن است صـحت کامـل در تکـرار واکنش‌ها را نداشـته باشد.

آنزیم دی. ان.‌ای پلیمراز مقاوم به حرارت یکی از اجزاء اصلی واکنش زنجیره پلیمرازی (پی. سی. ار) به شمار می‌آید. در حال حاضر انواع مختلفی از آن به صورت نوترکیب یا طبیعی تولید می‌شوند. یکی از آن‌ها، آنزیم «هات استارت» می‌باشد که این آنزیم در دمای آزمایشگاه، غیرفعال بوده و در نتیجه احتمال اتصال غیراختصاصی پرایمر‌ها به محلهای غیر هدف و تولید دایمرهای پرایمری را منتفی می‌سازد.

ترادف آنزیم د. ان.‌ای پلیمراز I در میان طیف وسیعی از پروکاریوت‌های ساکن محیط‌های مختلف، در طول میلیارد‌ها سال کاملا حفظ شده باقی مانده است. این طیف وسیع پروکاریوتی از دینوکوکوس رادیودورانز مقاوم به اشعه و ترمینوس آکواتیکوس مقاوم به حرارت تا باکتری رودهای اشرشیا کولی و باکتری اجباری داخل سلولی کلامیدیا تراکوماتیس را شامل می‌شود.

آنزیم‌های تک پلیمراز که بـه صورت تجاری به فروش می‌رسند احتمال خطایی حدود یک در ۱۰۰۰۰نوکلئوتیـد را دارند.

مزیت تک پلیمراز تحمل درجه حرارت بالا (۹۰ -۹۵درجه سانتیگراد) آن است. به علاوه، این آنزیم می‌تواند قطعات دی. ان.‌ای به طول ۱۰هزار جفت باز را تکثیر نماید.

پلیمرازهای مقاوم به حرارت، موجب افزایش محصولات پی. سی. ار بخاطر اتصال و افزایش آغازگر در دمای بالا شده‌اند. مناسب‌ترین دما برای فعالیت این آنزیم‌ها با توجه به الگوی دی. ان.‌ای دمای ۷۵ -۸۰ درجه سانتیگراد می‌باشد. در دمای ۷۰ درجه سانتیگراد، بیش از ۶۵ نوکلئوتید در ثانیه پلیمریزه می‌شود.

آنزیم دیگری به نام آنـزیم پلیمـر کننـده پی. اف. یو کـه هـم نسبت به دمای بالا مقاومتـر از تک پلیمراز اسـت و هـم قابلیـت تصحیح کردن دارد و احتمال کمتـری در ایجـاد خطاهـای نوکلئوتیدی دارد معرفی شده است. ایـن آنـزیم در تکثیـر دی. ان.‌ای که به منظور تعیین توالی صورت می‌گیرد اغلب بـه جای آنزیم تک پلیمراز استفاده می‌شود. صحت عمل آنـزیم تک را می‌توان با تغییراتی در روش‌های خالص سازی این آنـزیم افــزایش داد.

حضور مـواد وراثتـی بـاکتری در آنـزیم تک پلیمراز خالص سازی شده یکی از موانع بازدارنده در استفاده از این آنزیم اســت و انتخــاب روش مناسـب در خالصسازی آن از اهمیت زیادی برخوردار است. چرا که حضـور ایـن گونـه مواد وراثتی می‌تواند به عنوان دی. ان.‌ای هدف در تکثیر مـورد استفاده قرارگیرد به ویژه زمانی که آغازگرهـایی بـا طیـف وســیع بــهکــاربرده شــوند کــه همخــوانی بــا توالیهــای نوکلئوتیدی هدف داشته باشند، زمانی کـه ایـن آغازگرهـا کوتاه و دارای تعداد کمی نوکلئوتید باشند، احتمـال تکثیـر مواد وراثتی غیر هدف افزایش می‌یابد (میرزایی و همکاران ۱۳۸۸؛ گلیج و همکاران ۱۳۸۸)

منابع:

میرزایی ندوشن حسین، روش تولید آنزیم‌های DNA پلیمراز Taq و Pfu، تحقیقات ژنتیک و اصلاح گیاهان مرتعی و جنگلی ایران: ۱۳۸۸، دوره ۱۷، شماره ۱ (پیاپی ۳۳) ; از صفحه ۱۳۲ تا صفحه ۱۳۸.

سمانه گلیج، دکتر علی ناظمی، دکتر مصطفی جعفرپور، بیان و خالصسازی ژن نوترکیبی Cold sensitive Taq DNA polymerase درE. coli، مجله تازه‌های بیوتکنولوژی سلولی- مولکولی دوره چهارم، شماره پانزدهم، تابستان ۱۳۸۸

یاسین اشراقی. آنزیم تک پلیمراز و کاربردهای آن. ۱۳۹۵. اردیبهشت ماه. بنیاد تک. http: //taq. ir/۱۳۹۵/۰۲/۱۵

درباره اشراقی یاسین

این نوشته هم جالبه!

یماری کروهن

روشی نوین برای درمان بیماری کورهن با استفاده از باکتری‌ها

پژوهشگران دریافتند که آنزیم تولید شده توسط فلورمیکروبی نامتوازن در دستگاه گوارش انسان به بیماری …

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *