Taq polimerasa
La Taq polimerasa es como se conoce comúnmente a la enzima ADN polimerasa de Thermus aquaticus, una bacteria. En los laboratorios de biología molecular es de obligado uso, puesto que es la polimerasa más frecuente y más barata que se puede usar para realizar una PCR. Para saber más sobre la PCR (polymerase chain reaction) y como funciona puedes ver nuestros dos artículos sobre el tema: ¿qué pasa dentro del termociclador? aquí y Reactivos de la PCR aquí (en el que comentamos todos los demás reactivos necesarios para llevar a cabo una PCR).
Una ADN polimerasa es una enzima que es capaz, a partir de una hebra molde, generar una hebra complementaria añadiendo dNTPs (deoxiribonucleotidos trifosfato), bases nitrogenadas, de las que puedes leer más en nuestro artículo aquí.
Thermus aquaticus o Thermophilus aquaticus, es un bacilo.
Historia: En 1968 el Dr. Thomas D. Brock aisló esta enzima de la bacteria y al principio de la década de 1980 Kary Mullis trabajando con oligonucleótidos de ADN empezó a usar ADN polimerasas de Escherichia coli para replicar o secuenciar ADN. El problema es que las hebras una vez copiadas tenían que separarse poniéndolas a más de 90ºC para poder permitir que volvieran a copiarse. Estas temperaturas desnaturalizaban las enzimas y dejaban de funcionar. La incorporación de la polimerasa de Thermus aquaticus fue fundamental para automatizar la reacción puesto que esta polimerasa podía soportar perfectamente temperaturas mayores de 90ºC. En 1993 Kary Mullis recibió el premio Nobel de química “por su invención del método de la reacción en cadena de la polimerasa”.
Thermus aquaticus: es una bacteria termófila, GRAM negativa (para saber que significa esto puedes leer nuestro artículo aquí), aerobia y heterótrofa. Esta bacteria vive a temperaturas entre los 50 y 80ºC. Fue descrita por Thomas D. Brock en 1969 de aguas recogidas en un manantial de Yellowstone. En los seres vivos no termófilos las proteínas suelen desnaturalizarse, se desestructuran, a temperaturas tan elevadas. La estructura de las proteínas viene dada por su plegamiento, que se mantiene por las fuerzas electromagnéticas entre sus aminoácidos, al aumentar la temperatura estas fuerzas se debilitan y la proteína se desdobla. Sin embargo, las proteínas de los seres termófilos, como Thermus aquaticus, tienen una conformación especialmente adaptada a estas temperaturas, por lo que no se desdoblan y permiten que vivan en estas condiciones para otros imposibles.
Polimerasa Taq: su característica esencial es su actividad polimerasa 5’ -> 3’, añadiendo bases nitrogenadas en ese sentido de la hebra de ADN. Tiene una velocidad de 1Kb por minuto, no es la más rápida, y además tiene una tasa de error más elevada que otras, como la Phusion. Los fabricantes recomiendan no hacer secuencias de más de 5 Kb y su tasa de error es de 1 x 10-6. Al contrario que las polimerasas naturales las de uso científico han sido modificadas para eliminarles su actividad 3’ -> 5’ exonucleasa que elimina las bases de la cadena que acaba de hacer (las polimerasas naturales tienen esta actividad de la que se sirven para reparar sus posibles errores, trabajo que realizan en conjunto con otras proteínas). Aunque la polimerasa fuera aislada de T. Aquaticus, la que se emplea en los laboratorios proviene de bacterias E. coli a las que se les ha insertado el gen de la Taq polimerasa, estas bacterias crecen en unas condiciones mucho más fáciles de conseguir, por lo que se ahorra en su producción.