[{"@context":"http:\/\/schema.org\/","@type":"BlogPosting","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki16\/2020\/12\/31\/taq-polymerase-wikipedia\/#BlogPosting","mainEntityOfPage":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki16\/2020\/12\/31\/taq-polymerase-wikipedia\/","headline":"Taq Polymerase – Wikipedia","name":"Taq Polymerase – Wikipedia","description":"before-content-x4 Thermostabile Form der DNA-Polymerase I, die bei der Polymerasekettenreaktion verwendet wird DNA-Polymerase I, thermostabil after-content-x4 Gro\u00dfes (Klenow) Fragment von","datePublished":"2020-12-31","dateModified":"2020-12-31","author":{"@type":"Person","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki16\/author\/lordneo\/#Person","name":"lordneo","url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki16\/author\/lordneo\/","image":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/44a4cee54c4c053e967fe3e7d054edd4?s=96&d=mm&r=g","url":"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/44a4cee54c4c053e967fe3e7d054edd4?s=96&d=mm&r=g","height":96,"width":96}},"publisher":{"@type":"Organization","name":"Enzyklop\u00e4die","logo":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki4\/wp-content\/uploads\/2023\/08\/download.jpg","url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki4\/wp-content\/uploads\/2023\/08\/download.jpg","width":600,"height":60}},"image":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/upload.wikimedia.org\/wikipedia\/commons\/thumb\/6\/66\/PDB_1ktq_EBI.jpg\/220px-PDB_1ktq_EBI.jpg","url":"https:\/\/upload.wikimedia.org\/wikipedia\/commons\/thumb\/6\/66\/PDB_1ktq_EBI.jpg\/220px-PDB_1ktq_EBI.jpg","height":"165","width":"220"},"url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki16\/2020\/12\/31\/taq-polymerase-wikipedia\/","wordCount":8077,"articleBody":"     (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});before-content-x4Thermostabile Form der DNA-Polymerase I, die bei der Polymerasekettenreaktion verwendet wirdDNA-Polymerase I, thermostabil       (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});after-content-x4Gro\u00dfes (Klenow) Fragment von Taq polA, das die polA- und Restdom\u00e4nen enth\u00e4ltKennungenOrganismusThermus aquaticusSymbolpolAUniProtP19821Taq Polymerase  ist eine thermostabile DNA-Polymerase, die ich nach dem thermophilen eubakteriellen Mikroorganismus benannt habe Thermus aquaticus, aus dem es urspr\u00fcnglich von Chien et al.  im Jahr 1976.[1]    Sein Name wird oft mit abgek\u00fcrzt Taq  oder Taq pol.  Es wird h\u00e4ufig in der Polymerasekettenreaktion (PCR) verwendet, einer Methode zur starken Amplifikation der Menge kurzer DNA-Segmente.       (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});after-content-x4T. aquaticus ist ein Bakterium, das in hei\u00dfen Quellen und hydrothermalen Quellen lebt Taq Polymerase wurde identifiziert[1]    als Enzym, das den w\u00e4hrend der PCR erforderlichen Protein-Denaturierungsbedingungen (hohe Temperatur) standhalten kann.[2]      Daher ersetzte es die DNA-Polymerase aus E coli urspr\u00fcnglich in der PCR verwendet.[3]Table of ContentsEnzymatische Eigenschaften[edit]Patentfragen[edit]Dom\u00e4nenstruktur[edit]Exonuklease-Dom\u00e4ne[edit]Bindung mit DNA[edit]Mutanten[edit]Bedeutung bei der Erkennung von Krankheiten[edit]Siehe auch[edit]Verweise[edit]Enzymatische Eigenschaften[edit]Taq ‘Die optimale Aktivit\u00e4tstemperatur betr\u00e4gt 75\u201380 \u00b0 C mit einer Halbwertszeit von mehr als 2 Stunden bei 92,5 \u00b0 C, 40 Minuten bei 95 \u00b0 C und 9 Minuten bei 97,5 \u00b0 C und kann einen 1000-Basenpaar-Strang von replizieren DNA in weniger als 10 Sekunden bei 72 \u00b0 C.[4]  Bei 75-80 \u00b0 C Taq erreicht seine optimale Polymerisationsrate von etwa 150 Nukleotiden pro Sekunde pro Enzymmolek\u00fcl, und Abweichungen vom optimalen Temperaturbereich hemmen die Verl\u00e4ngerungsrate des Enzyms.  Eine einzige Taq synthetisiert etwa 60 Nukleotide pro Sekunde bei 70 \u00b0 C, 24 Nukleotide \/ s bei 55 \u00b0 C, 1,5 Nukleotide \/ s bei 37 \u00b0 C und 0,25 Nukleotide \/ s bei 22 \u00b0 C.  Bei Temperaturen \u00fcber 90 \u00b0 C Taq zeigt sehr wenig oder gar keine Aktivit\u00e4t, aber das Enzym selbst denaturiert nicht und bleibt intakt.[5]    Das Vorhandensein bestimmter Ionen im Reaktionsgef\u00e4\u00df beeinflusst auch die spezifische Aktivit\u00e4t des Enzyms.  Kleine Mengen Kaliumchlorid (KCl) und Magnesiumionen (Mg2+) f\u00f6rdern Taqenzymatische Aktivit\u00e4t. Taq Die Polymerase wird bei 50 mM KCl und genau der richtigen Mg-Konzentration maximal aktiviert2+ Dies wird durch die Konzentration von Nucleosidtriphosphaten (dNTPs) bestimmt.  Hohe Konzentrationen an KCl und Mg2+ hemmen TaqAktivit\u00e4t.[6]  Interessanterweise bindet der \u00fcbliche Metallionen-Chelator EDTA direkt an Taq in Abwesenheit dieser Metallionen.[7]Einer von Taq ‘Die Nachteile sind das Fehlen einer 3′- bis 5′-Exonuklease-Korrekturleseaktivit\u00e4t[4]  Dies f\u00fchrt zu einer relativ geringen Replikationstreue.  Urspr\u00fcnglich wurde seine Fehlerrate bei etwa 1 von 9.000 Nukleotiden gemessen.[8]  Einige thermostabile DNA-Polymerasen wurden aus anderen thermophilen Bakterien und Archaeen isoliert, wie z Pfu DNA-Polymerase, die eine Korrekturleseaktivit\u00e4t besitzt und anstelle von (oder in Kombination mit) verwendet wird Taq f\u00fcr High-Fidelity-Verst\u00e4rkung.[9]  Die Wiedergabetreue kann zwischen den Taqs stark variieren und tiefgreifende Auswirkungen auf nachgeschaltete Sequenzierungsanwendungen haben.[10]       (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});after-content-x4Taq stellt DNA-Produkte her, die an ihren 3′-Enden A (Adenin) -\u00dcberh\u00e4nge aufweisen.  Dies kann bei der TA-Klonierung n\u00fctzlich sein, wobei ein Klonierungsvektor (wie ein Plasmid) verwendet wird, der einen T (Thymin) 3′-\u00dcberhang aufweist, der mit dem A-\u00dcberhang des PCR-Produkts erg\u00e4nzt wird, wodurch die Ligation des PCR-Produkts in erm\u00f6glicht wird der Plasmidvektor.In den fr\u00fchen 1980er Jahren arbeitete Kary Mullis bei der Cetus Corporation an der Anwendung synthetischer DNAs in der Biotechnologie.  Er war mit der Verwendung von DNA-Oligonukleotiden als Sonden zur Bindung an Ziel-DNA-Str\u00e4nge sowie deren Verwendung als Primer f\u00fcr die DNA-Sequenzierung und die cDNA-Synthese vertraut.  1983 begann er, zwei Primer zu verwenden, einen zur Hybridisierung an jeden Strang einer Ziel-DNA und die Zugabe von DNA-Polymerase zur Reaktion.  Dies f\u00fchrte zu einer exponentiellen DNA-Replikation.[11]  stark amplifizierende diskrete DNA-Segmente zwischen den Primern.[3]Nach jeder Replikationsrunde muss das Gemisch jedoch \u00fcber 90 \u00b0 C erhitzt werden, um die neu gebildete DNA zu denaturieren, damit sich die Str\u00e4nge trennen und in der n\u00e4chsten Amplifikationsrunde als Matrizen fungieren k\u00f6nnen.  Dieser Erhitzungsschritt inaktiviert auch die DNA-Polymerase, die vor der Entdeckung von verwendet wurde Taq Polymerase, das Klenow-Fragment (bezogen aus E coli). Taq Polymerase ist f\u00fcr diese Anwendung gut geeignet, da sie der Temperatur von 95 \u00b0 C standhalten kann, die f\u00fcr die DNA-Strangtrennung ohne Denaturierung erforderlich ist.Verwendung des Thermostats Taq erm\u00f6glicht die Durchf\u00fchrung der PCR bei hoher Temperatur (~ 60 \u00b0 C und h\u00f6her), was eine hohe Spezifit\u00e4t der Primer erm\u00f6glicht und die Produktion unspezifischer Produkte wie Primerdimer reduziert.  Durch die Verwendung einer thermostabilen Polymerase entf\u00e4llt au\u00dferdem die Notwendigkeit, jeder Runde des Thermocyclings ein neues Enzym hinzuzuf\u00fcgen.  Ein einzelnes geschlossenes Rohr in einer relativ einfachen Maschine kann verwendet werden, um den gesamten Prozess durchzuf\u00fchren.  Somit ist die Verwendung von Taq Polymerase war die Schl\u00fcsselidee, die die PCR auf eine Vielzahl molekularbiologischer Probleme bei der DNA-Analyse anwendbar machte.[2]Patentfragen[edit]Hoffmann-La Roche kaufte schlie\u00dflich die PCR und Taq Patente von Cetus f\u00fcr 330 Millionen US-Dollar, von denen das Unternehmen m\u00f6glicherweise Lizenzgeb\u00fchren in H\u00f6he von bis zu 2 Milliarden US-Dollar erhalten hat.[12]  1989 wurde das Science Magazine benannt Taq Polymerase sein erstes “Molek\u00fcl des Jahres”.  Kary Mullis erhielt 1993 den Nobelpreis f\u00fcr Chemie, den einzigen, der f\u00fcr Forschungsarbeiten in einem Biotechnologieunternehmen vergeben wurde.  In den fr\u00fchen 1990er Jahren wurde die PCR-Technik mit Taq Polymerase wurde in vielen Bereichen eingesetzt, einschlie\u00dflich molekularbiologischer Grundlagenforschung, klinischer Tests und Forensik.  Es fand auch eine dringende Anwendung beim direkten Nachweis von HIV bei AIDS.[13]Im Dezember 1999 entschied der US-Bezirksrichter Vaughn Walker, dass das Patent von 1990 betroffen sei Taq Polymerase wurde teilweise aufgrund irref\u00fchrender Informationen und falscher Behauptungen von Wissenschaftlern der Cetus Corporation ausgegeben.  Das Urteil unterst\u00fctzte eine Anfechtung der Promega Corporation gegen Hoffman-La Roche, die die Taq Patente im Jahr 1991. Richter Walker zitierte fr\u00fchere Entdeckungen von anderen Labors, einschlie\u00dflich des Labors von Professor John Trela in der Abteilung f\u00fcr Biowissenschaften der Universit\u00e4t von Cincinnati als Grundlage f\u00fcr das Urteil.[14]Dom\u00e4nenstruktur[edit]Taq PolA hat eine \u00e4hnliche Gesamtstruktur wie E coli PolA.  Die mittlere 3′-5′-Exonuklease-Dom\u00e4ne, die f\u00fcr das Korrekturlesen verantwortlich ist, wurde dramatisch ver\u00e4ndert und ist nicht funktionsf\u00e4hig.[15]  Es hat eine funktionelle 5′-3′-Exonuklease-Dom\u00e4ne am Amino-Terminal, wie nachstehend beschrieben.  Die verbleibenden zwei Dom\u00e4nen wirken koordiniert \u00fcber eine gekoppelte Dom\u00e4nenbewegung.[16]Exonuklease-Dom\u00e4ne[edit]Taq Polymerase-Exonuklease ist eine Dom\u00e4ne, die im Amino-Terminal von gefunden wird Taq DNA-Polymerase I (thermostabil).  Es wird ein Ribonuklease-H-\u00e4hnliches Motiv angenommen.  Die Dom\u00e4ne verleiht der Polymerase 5′-3′-Exonukleaseaktivit\u00e4t.[17]Im Gegensatz zur gleichen Domain in E coli, die Primer abbauen w\u00fcrden und durch Verdauung f\u00fcr die PCR-Verwendung entfernt werden m\u00fcssen,[9]  Diese Dom\u00e4ne soll den Primer nicht abbauen.[18]  Diese Aktivit\u00e4t wird in der TaqMan-Sonde verwendet: W\u00e4hrend die Tochterstr\u00e4nge gebildet werden, kommen die zur Matrize komplement\u00e4ren Sonden mit der Polymerase in Kontakt und werden in fluoreszierende St\u00fccke gespalten.[19]Bindung mit DNA[edit]Taq Die Polymerase ist an ihrer Spalte des aktiven Zentrums der Polymerase mit dem stumpfen Ende der Duplex-DNA gebunden.  Als die Taq Die Polymerase steht in Kontakt mit der gebundenen DNA, ihre Seitenketten bilden Wasserstoffbr\u00fccken mit den Purinen und Pyrimidinen der DNA.  Die gleiche Region von Taq Polymerase, die an DNA gebunden hat, bindet auch an Exonuklease.  Diese Strukturen sind an die gebunden Taq Polymerase haben unterschiedliche Wechselwirkungen.Mutanten[edit]Ein ortsspezifisches Mutageneseexperiment, das die 3′-5′-Exonukleaseaktivit\u00e4t des Rests um den Faktor 2 verbessert, wurde berichtet, es wurde jedoch nie berichtet, ob dies die Fehlerrate verringert.[20]  Nach einem \u00e4hnlichen Gedankengang wurden Chim\u00e4renproteine \u200b\u200bdurch Kirschpfl\u00fccken von Dom\u00e4nen aus hergestellt E coli, Taq, und T. neapolitana Polymerase I. Austauschen der Restdom\u00e4ne gegen eine funktionelle aus E coli schuf ein Protein mit Korrekturlesef\u00e4higkeit, aber niedrigerer optimaler Temperatur und geringer Thermostabilit\u00e4t.[21]Es wurden Versionen der Polymerase ohne die 5′-3′-Exonuklease-Dom\u00e4ne hergestellt, darunter Klentaq oder der Stoffel Fragment sind am bekanntesten.  Das v\u00f6llige Fehlen der Exonukleaseaktivit\u00e4t macht diese Varianten f\u00fcr Primer mit Sekund\u00e4rstruktur sowie zum Kopieren von zirkul\u00e4ren Molek\u00fclen geeignet.[9]  Andere Variationen umfassen die Verwendung Klentaq mit einer High-Fidelity-Polymerase, a Thermosequenase Dies erkennt Substrate wie die T7-DNA-Polymerase, Mutanten mit h\u00f6heren Inhibitortoleranzen oder “dom\u00e4nenmarkierte” Versionen, die ein zus\u00e4tzliches Helix-Haarnadel-Helix-Motiv um die katalytische Stelle aufweisen, um die DNA trotz widriger Bedingungen fester zu halten.[22]  Bedeutung bei der Erkennung von Krankheiten[edit]Wegen der Verbesserungen Taq Polymerase, die bei der PCR-DNA-Replikation bereitgestellt wird: H\u00f6here Spezifit\u00e4t, weniger unspezifische Produkte und einfachere Verfahren und Ger\u00e4te. Sie war ma\u00dfgeblich an den Bem\u00fchungen zum Nachweis von Krankheiten beteiligt.  “Die Verwendung der Polymerasekettenreaktion (PCR) bei der Diagnose von Infektionskrankheiten hat zu einer F\u00e4higkeit gef\u00fchrt, Krankheiten aufgrund anspruchsvoller Krankheitserreger fr\u00fchzeitig zu diagnostizieren und angemessen zu behandeln, die antimikrobielle Anf\u00e4lligkeit langsam wachsender Organismen zu bestimmen und das Infektionsquantum zu bestimmen.” [23]  Die Implementierung von Taq Polymerase hat unz\u00e4hlige Leben gerettet.  Es hat eine wesentliche Rolle bei der Erkennung vieler der weltweit schlimmsten Krankheiten gespielt, darunter: Tuberkulose, Streptokokken-Pharyngitis, atypische Pneumonie, AIDS, Masern, Hepatitis und ulzerative Urogenitalinfektionen.  Die PCR, die Methode zur Neuerstellung von Kopien spezifischer DNA-Proben, erm\u00f6glicht den Nachweis von Krankheiten, indem eine spezifische DNA-Sequenz eines zielgerichteten Pathogens aus der Probe eines Patienten gezielt und Spurenmengen der indikativen Sequenzen durch milliardenfaches Kopieren amplifiziert werden.  Obwohl dies die genaueste Methode zur Erkennung von Krankheiten ist, insbesondere bei HIV, wird sie aufgrund der relativ hohen Kosten, des Arbeitsaufwands und des Zeitaufwands nicht so oft wie alternative, minderwertige Tests durchgef\u00fchrt.[24]Das Vertrauen auf Taq Polymerase als Katalysator f\u00fcr den PCR-Replikationsprozess wurde w\u00e4hrend der COVID-19-Pandemie von 2020 hervorgehoben. Der Mangel an dem erforderlichen Enzym hat die F\u00e4higkeit von L\u00e4ndern weltweit beeintr\u00e4chtigt, Testkits f\u00fcr das Virus herzustellen.  Ohne Taq Polymerase, der Krankheitserkennungsprozess ist viel langsamer und langwieriger.[25]Trotz der Vorteile der Verwendung Taq Polymerase bei der Erkennung von PCR-Erkrankungen ist das Enzym nicht ohne M\u00e4ngel.  Retrovirale Erkrankungen: HIV, HTLV-1 und HTLV-II;  enthalten h\u00e4ufig Mutationen von Guanin zu Adenin in ihrem Genom.  Mutationen wie diese erm\u00f6glichen es PCR-Tests, die Krankheiten aber zu erkennen Taq Die relativ niedrige Wiedergabetreue der Polymerase f\u00fchrt dazu, dass dieselbe G-zu-A-Mutation auftritt und m\u00f6glicherweise ein falsch positives Testergebnis liefert.[26]Siehe auch[edit]Verweise[edit]^ ein b Chien A, Edgar DB, Trela \u200b\u200bJM (September 1976). “Desoxyribonukleins\u00e4ure-Polymerase aus dem extrem thermophilen Thermus aquaticus”. Journal of Bacteriology. 127 (3): 1550\u20137.  doi:10.1128 \/ jb.127.3.1550-1557.1976.  PMC 232952.  PMID 8432.^ ein b Saiki RK, Gelfand DH, Stoffel S., Scharf SJ, Higuchi R., Horn GT, et al.  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