Taq polimeraza

**Polimeraza**  ***Taq*** je vrsta termostabilne DNK polimeraze, koja je tako imenovana po tome što je proizvedena iz bakterije **T***hermus **aq**uaticus* (*T-aq*) i iz koje  ju je 1968. godine izolirao Thomas D. Brock. Veoma  često se  skraćeno označava kao *Taq pol* (ili jednostavno kao *Taq*). Najčešće se upotrebljava u procesu polimerazne lančane reakcije (PCR),  proceduri koja se koristi za umnožavanje kratkih sekvenci DNK.

*Thermus aquaticus* je bakterija koja živi u toplim izvorima i hidrotermalnih odušcima. Polimeraza *Taq* se odlikuje ekstremoenzimnom sposobnošću da izdrži visoke temperature koje su potrebne u procesu PCR, bez denaturacije. Iz tog razloga je zamijenila DNK polimerazu iz *Escherichia coli* (*Eko pol*) koja je prvobitno korištena u ovoj tehnici, ali je bilo potrebno da se zamijeni nakon svakog ciklusa zagrijavanja, što povećava vjerovatnoću kontaminacije i produženja potrebnog vremena. Optimalna radna temperatura za *Taq* je 75-80&nbsp;°C, uz poluraspad veći od dva sata na 92,5&nbsp;°C, 40 minuta na 95&nbsp;°C, a 9 minuta na  97,5&nbsp;°C. Ovaj enzim može kopirati DNK lanac od 1.000 baznih parova za  manje od 10 sekundi, na radnoj temperaturi od 72&nbsp;°C.

Nedostaci *Taq*-polimeraze su relativno niska tačnost, nedostatak lekture aktivnosti 3 '→ 5' egzonukleaze i uvodna stopa pogreške od oko 1 na 9.000 nukleotida. Međutim, preostala dva domena mogu djelovati u koordinaciji zajedničkih domenskih aktivnosti. Izolovane su i neke druge DNK polimeraze iz drugih termofilnih bakterija i archaea, kao što je polimeraza Pfu (izolovan od *Pyrococcus furiosus *) čije aktivnosti imaju svrhu ispravke. Kada je potrebna visoka tačnost, ove polimeraze se koriate same ili u kombinaciji sa *Taq*.

## *Taq* polimeraza u PCR 
U ranim 1980-im godinama Kary Mullis je radio u *Cetus Corporation* na temu oblika primjene sintetskih DNK u biotehnologiji. On je bio upoznat sa upotrebom DNK oligonukleotida kao sonde prilikom vezivanja na specifične DNK koje sadrže posebu sekvencu nukleotida, kao i sa upotrebom ovih sondi kao inicijatora u DNK sintezi dopunskih polulanaca. Godine 1983. počeo je koristiti tehniku koja je dodala dva prajmera, po jedan za hibridizaciju sa svakom od DNK, a zatim je tokom reakcije dodana DNK polimeraza. Tako je postigao eksponencijalnu replikaciju DNK, povećavajući sadržaj sekvenci DNK dva prajmera.
 
Međutim, nakon svakog kruga kopiranja mješavina se morala zagrijavati iznad 90&nbsp;°C za denaturaciju novonastale dvolančane DNK. Time se omogućava svakoj od niti da može poslužiti kao predložak za sljedeći krug amplifikacije. Ovaj korak grijanja i inaktiviranja DNK polimeraze (u Klenowom fragmentu DNA polimeraze I iz *Escherichia coli*) korištena je prije otkrića polimeraze *Taq*.

Upotreba termostabilne polimeraze *Taq* uklanja potrebu za dodavanjajem novih količina polimeraze tokom termocikliranja. Zbog toga je moguće koristiti jednu zatvorenu mašinu sa *toplinskom policikličnom cijevi* i relativno jednostavno izvestii cijeli proces. Stoga je korištenje *Taq* polimeraze bilo ključna ideja koja je omogućila da se putem PCR ciklusa riješe razni problemi molekularne biologije koji se odnose na DNK analizu.

## Sporenje oko patenta 
Kompanija za proizvodnju lijekova Hoffmann-La Roche Cetus na kraju je kupila patente za *Taq* i PCR tehnike, za 330 miliona dolara. Procjenjuje se da je dobila više od 2.000 miliona dolara za tantijema zbog posjedovanje takvih patenata.  U 1989. godini, elitni naučni magazin  Science je polimerazu *Taq* proglasio svojom "molekulom godine". Kary Mullis je dobila Nobelovu nagradu za hemiju 1993. godine za istraživanje na PCR, jedinu koju dodjeljuju biotehnološke kompanije. Do ranih 1990-ih, tehnika PCR polimeraze *Taq* je već u upotrebi u mnogim područjima, zajedno sa osnovnim istraživanjima u molekularnoj biologiji, kliničkom genetskom testiranju i forenzici. Njena primjena postala je značajna kod direktnog otkrivanja virusa HIV u sindromu stečene imunodeficijencije, poznatijem kao SIDA.

U decembru 1999. godine, američki okružni sudija Vaughn Walker je presudio da patent iz 1990. godine kojem pripada polimeraza *Taq* je  djelimično oštećen zlonamjernim i lažnim informacijama pritužbi naučnika *Cetus Corporation*. Mišljenje je dovelo do potraživanja kompanije *Promega Corporation* protiv *Hoffmann-La Roche* koji je kupio patente *Taq* 1991. godine. Sudija Walker je kao osnovu za svoje mišljenje naveo presedan nekoliko prethodnih nalaza iz drugih laboratorija, uključujući laboratoriju profesora Johna Trela u Sektoru bioloških nauka na Univerzitetu Cincinnati. uklanjajući potrebu za dodavanjem enzima nakon svakog ciklusa termo-denaturacije DNK. Enzim je također i molekularno kloniran, DNK sekvenciran, izmijenjen (do kraćeg 'Stoffelovog fragmenta') i proizveden u velikim količinama, komercijalnih razmjera. U 1989. godini, elitni časopis *Science* je  *Taq polimerazu* imenovao  svojom **molekulom godine** ("Molecule of the Year"), a 1993., Kary Mullis je dobio Nobelovu nagradu za hemiju.

## Reference 
Kategorija:Replikacija DNK
Kategorija:Polimeraze
Kategorija:EC 2.7.7