Hauptunterschied – Taq-Polymerase vs. DNA-Polymerase
DNA-Polymerase ist ein Enzym, das aus seinen Bausteinen (Nukleotiden) neue DNA erzeugt. In Prokaryoten und Eukaryoten werden verschiedene Arten von DNA-Polymerasen gefunden. Die DNA-Duplikation ist aufgrund des Vorhandenseins dieser speziellen Enzyme möglich, und genetische Informationen werden durch die Wirkung von DNA-Polymerasen an die Nachkommen weitergegeben. Die Taq-Polymerase ist eine spezielle Art von DNA-Polymerase, die thermostabil ist und in der PCR weit verbreitet ist. Taq-Polymerase wird in thermophilen Bakterien gefunden und bei der in vitro DNA-Replikation gereinigt. Der Hauptunterschied zwischen Taq-Polymerase und DNA-Polymerase besteht darin, dass Taq-Polymerase hohen Temperaturen widerstehen kann, ohne zu denaturieren, während andere DNA-Polymerasen bei hohen Temperaturen denaturieren (bei Protein-abbauenden Temperaturen).
Was ist Taq-Polymerase?
Taq-Polymerase (Taq-DNA-Polymerase) ist ein Enzym, das zur Synthese von DNA in vitro durch PCR-Technik verwendet wird. Es wird von dem thermophilen Bakterium namens Thermus aquaticus produziert, das in heißen Quellen und Thermalquellen lebt. Taq-Polymerase ist ein thermostabiles Enzym, das bei hohen Temperaturen nicht abgebaut wird. Taq-Polymerase wurde erstmals gereinigt und in Chien et al. im Jahr 1976. Die PCR-Technik wird mit Hilfe der Taq-Polymerase aufgrund ihrer Fähigkeit durchgeführt, hohe Temperaturen und Temperaturschwankungen während der PCR zu tolerieren. Taq-Polymerase katalysiert die DNA-Synthese, wenn Primer, Nukleotide und die einzelsträngige Matrizen-DNA vorhanden sind. Das Enzym besteht aus einem einzigen Polypeptid mit einem Molekulargewicht von etwa 94 kDa. Die Taq-Polymerase zeigt ihre optimale Aktivität bei 80 °C und im pH-Bereich von 7 – 8 in Anwesenheit von Magnesiumionen. Es hat sowohl Polymerase- als auch Exonukleaseaktivität. Das Enzym besteht aus einer einzigen Polypeptidkette und das Gen für die Taq-Polymerase enthält einen hohen G- und C-Geh alt (67.9%).
Thermostabile Taq-Polymerase ermöglicht die Durchführung von PCR bei hohen Temperaturen, die die Spezifität von Primern erhöhen und die Bildung unerwünschter PCR-Produkte (Primer-Dimere) reduzieren. Die Taq-Polymerase beseitigt auch die Notwendigkeit, der PCR-Reaktion nach jedem einzelnen PCR-Reaktionszyklus neue Enzyme hinzuzufügen, da sie hohen Temperaturen standh alten kann. Die Entdeckung der Taq-Polymerase ermöglichte die Durchführung der PCR in einem einzigen geschlossenen Röhrchen in einer relativ einfachen Maschine. Aufgrund dieser Eigenschaften der Taq-Polymerase wird die PCR zu einer beliebten routinemäßig durchgeführten Labortechnik in vielen molekularbiologischen Analysen zur DNA-Analyse.
Taq-Polymerase wird in molekularbiologischen Techniken weit verbreitet verwendet, und es besteht ein Bedarf für die Produktion von Taq-Polymerase im großen Maßstab. Daher wurde unter Verwendung der rekombinanten DNA-Technologie und der Genklonierung das Gen, das die Taq-DNA-Polymerase kodiert, kloniert und in Escherichia coli exprimiert. Dies hat die Produktion rekombinanter Taq-Polymerase stark erleichtert und den Preis dieses Enzyms für eine angemessene Verwendung reduziert.
Abbildung 1: Taq-Polymerase
Was ist DNA-Polymerase?
DNA-Polymerase ist ein Enzym, das die Synthese von DNA aus Nukleotiden katalysiert. Es ist das genaueste Enzym, das für die Vervielfältigung von Genomen und die Weitergabe genetischer Informationen an die Nachkommen verantwortlich ist. Während der Zellteilung dupliziert die DNA-Polymerase ihre gesamte DNA und gibt eine Kopie an jede Tochterzelle weiter. 1955 wurde Arthur Kornberg die DNA-Polymerase in E. Coli entdeckt. Die Funktion der DNA-Polymerase hängt von mehreren Anforderungen ab; Templat-DNA, Mg+2-Ionen, alle vier Arten von Desoxynukleotiden (dATP, dTTP, dCTP und dGTP) und eine kurze RNA-Sequenz (Primer). Die Synthese der DNA erfolgt in Richtung von 5’ nach 3’ durch DNA-Polymerase.
DNA-Polymerasen können in sieben verschiedene Familien eingeteilt werden: A, B, C, D, X, Y und RT (Reverse Transcriptase). Retroviren codieren für RT; eine ungewöhnliche DNA-Polymerase, die eine RNA-Matrize für die DNA-Synthese benötigt. Es gibt fünf verschiedene Arten von DNA-Polymerasen, die in Prokaryoten für unterschiedliche Rollen bei der DNA-Replikation gefunden werden. Die DNA-Polymerase 3 ist für die Polymerisation des neuen DNA-Strangs verantwortlich. DNA-Polymerase 1 ist für die Reparatur und das Patchen von DNA verantwortlich. Die DNA-Polymerasen 2, 4 und 5 sind für die Reparatur und das Korrekturlesen von DNA verantwortlich. In Eukaryoten gibt es 15 verschiedene Arten von DNA-Polymerasen. Sie umfassen fünf große Familien.
Abbildung 2: DNA-Polymerase
DNA-Polymerasen werden beim Klonen von Genen, PCR, DNA-Sequenzierung, SNP-Nachweis, Molekulardiagnostik usw. verwendet. Taq-Polymerase ist eine Art von DNA-Polymerase, die hohe Temperaturen tolerieren kann und ohne Abbau für die DNA-Synthese verfügbar ist.
Was ist der Unterschied zwischen Taq-Polymerase und DNA-Polymerase?
Taq-Polymerase vs. DNA-Polymerase |
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| Taq DNA-Polymerase ist ein Enzym, das DNA erzeugt. Es ist ein thermostabiles Enzym, das in Thermophilen vorkommt | DNA-Polymerase ist ein Enzym, das die DNA-Replikation erleichtert und sowohl in prokaryotischen als auch in eukaryotischen Organismen vorkommt. |
| Abbau bei hohen Temperaturen | |
| Taq-Polymerase ist bei hohen Temperaturen aktiv. | DNA-Polymerasen werden bei proteindenaturierenden hohen Temperaturen abgebaut. |
| Verwenden | |
| Dies wird häufig in der PCR verwendet | Taq-Polymerase ersetzte die DNA-Polymerase aus Coli, die ursprünglich in der PCR verwendet wurde. |
Zusammenfassung – Taq-Polymerase vs. DNA-Polymerase
DNA-Polymerasen sind die Enzyme, die DNA aus Desoxynukleotiden (Bausteinen der DNA) synthetisieren, wenn die Matrize und Primer verfügbar sind. DNA-Polymerasen werden benötigt, um die DNA der Zellen zu duplizieren und während der Zellteilung in identische Tochterzellen überzugehen. DNA-Polymerasen fügen dem 3'-Ende des Primers neue Nukleotide hinzu und verlängern die neue DNA-Strangsynthese in 5'- bis 3'-Richtung. Die Taq-DNA-Polymerase ist eines der DNA-Polymerase-Enzyme, das bei der Polymerase-Kettenreaktion (PCR)-Methode der DNA-Amplifikation sehr nützlich ist. Die E. coli-DNA-Polymerase 1 wurde früher für die PCR verwendet, aber die kommerzielle Taq-Polymerase verdrängte sie aufgrund ihrer hohen Spezifität der Primerbindung bei erhöhten Temperaturen und der Produktion einer höheren Ausbeute des gewünschten Produkts mit weniger unspezifischem Amplifikationsprodukt. Dies ist der Unterschied zwischen Taq-Polymerase und DNA-Polymerase.
