Fare copie del DNA richiede enzimi chiamati DNA polimerasi. Questi enzimi preservano un genoma durante la replicazione. Prima degli anni '60, gli scienziati non avevano una DNA polimerasi termostabile da utilizzare per produrre più copie del DNA. Nel 1966, nelle frizzanti sorgenti calde del Parco Nazionale di Yellowstone negli Stati Uniti, Thomas D. Brock scoprì un batterio, chiamato termofilo, che poteva sopravvivere a temperature estremamente elevate, e lo chiamò Thermus aquaticus.
L'isolato la polimerasi di questo organismo è stata chiamata Taq
polimerasi.

TL; DR (troppo lunga, non letta)

Taq polimerasi, la prima polimerasi di DNA termostabile per PCR, è stato scoperto nel 1966. La PCR ha trasformato l'amplificazione del DNA, rendendo il processo rapido ed efficiente. Ciò rivoluzionerebbe la clonazione, il test del DNA, la medicina legale e la progettazione di farmaci.

Polymerase Chain Reaction (PCR)

La reazione a catena della polimerasi (PCR) è stata sviluppata dal chimico Kary Mullis negli anni '80, come significa fare molte copie di frammenti di DNA. Gli scienziati hanno capito che sarebbero necessarie DNA polimerasi termostabili (termostabili) per consentire alla PCR di funzionare in modo efficiente. La polimerasi Taq, essendo termostabile, si è rivelata ideale per la PCR.

Nella PCR, un campione di DNA è combinato con i primer, che sono sequenze di acido nucleico che iniziano la sintesi del DNA; Taq
polimerasi; e nucleotidi trifosfati (dNTP). Questa miscela viene posta in provette all'interno di una macchina PCR automatizzata. La combinazione viene riscaldata a 94 gradi Celsius, il che provoca la denaturazione o la dissociazione del DNA e diventa due filamenti di DNA a filamento singolo (ssDNA). La miscela viene quindi raffreddata a 55 ° C, a quel punto i primer si ricoprono della parte del DNA che deve essere replicata. La combinazione viene nuovamente riscaldata, ma a 72 gradi C, che è la temperatura ideale per Taq
polimerasi per usare i primer per creare nuovi filamenti di DNA e le riforme dell'elica. Questo processo, che avviene in pochi minuti, viene ripetuto molte volte per creare milioni di copie di pezzi di DNA. La Cetus Corporation ha sviluppato una termociclatrice, o termociclatore, che ha accelerato il processo di riscaldamento e raffreddamento dei campioni.

Alla fine, invece di isolare Taq
polimerasi da Thermus aquaticus
cellule, il gene pol di quel batterio è stato isolato e clonato per produrre il suo genoma in cellule Escherichia coli (E. coli). Mentre sono state scoperte nuove DNA polimerasi termostabili, Taq
polimerasi rimane lo standard per la PCR.

A Molecular Biology Revolution

La capacità di utilizzare un piccolo frammento di DNA e copia milioni di volte tramite PCR ha trasformato la biologia molecolare. I test per il background genetico e per i difetti genetici richiedono solo un piccolo campione, eppure forniscono enormi quantità di informazioni cruciali che aiutano la ricerca sulla medicina e la genealogia. La PCR è stata anche utilizzata per rilevare l'HIV nelle cellule umane, aprendo il campo dell'epidemiologia ai benefici della rapida amplificazione del DNA. Gli scienziati forensi usano regolarmente la PCR, isolando le prove del DNA da ciocche di capelli o piccoli campioni di sangue, e quindi aiutando nella lotta al crimine. Persino i fossili possono produrre frammenti di DNA che possono essere replicati molte volte, fornendo informazioni sull'evoluzione. Il potere della polimerasi Taq e termostabile al calore ha portato ad un progresso vasto e inestimabile nella scienza.