影響Taq DNA聚合酶的四大因素
Taq DNA聚合酶是第yi個被發現的熱穩定DNA聚合酶,分子量65kD,開始由Saiki等從溫泉中分離的一株水生噬熱桿菌(thermus aquaticus)中提取獲得。此酶能耐高溫,在70℃反應2h后其殘留活性大于原來的90%,在93℃下反應2h后其殘留活性是原來的60%,在95℃下反應2h后其殘留活性是原來的40%;在分子克隆中Taq DNA聚合酶可用于DNA序列測定并可利用聚合酶鏈式反應(polymerase chain reaction,PCR)對DNA的特定片段進行體外擴增。在PCR過程中,由于Taq DNA聚合酶在變性步驟中(約94℃)不失活,可直接進入第二輪循環,因此不必每輪循環時重新加入新酶,這使得Taq DNA聚合酶成為PCR反應中的*用酶。
(一)溫度:雖然Taq DNA聚合酶有很強的溫度適應范圍,但高于60℃的環境仍會使部分酶變性失活。反之,如果溫度低于正常值,酶活性受到限制。而且由于引物在低溫下(特別是25—27℃)可能與基因組中別的部分同源序列結合,使得一些擴增產物并非為目的序列。適當提高溫度,錯配堿基多會解離,反應產物特異性增加。
(二)鎂離子濃度:Taq DNA聚合酶活性對Mg2+的濃度非常敏感。Taq DNA聚合酶和許多其他聚合酶一樣,是Mg2+依賴性酶。用鮭魚精DNA作模板,dNTP的總濃度為0.9~0.8mmol/L,用含不同濃潑MgCl2的PCR系統使反應進行10分鐘。測定結果表明:在MgCl2為2.0mmol/L條件下,酶活性顯示盈高。Mg2+濃度偏高,酶活性會受到限制,10mmol/LMgCl2使酶活性抑制約50%。由于Mg2+可以與負離子或負離子團(如根)結合,而在PCR中,DNA模板、引物以及dNTP是根的主要來源,其中dNTP占有很大比例。因此反應系統中,Mg2+的濃度還要受到dNTP濃度的影響,欲獲得反應結果,要對反應條件進行必要的探索。每當一個新的目的片段和引物第yi次使用時,或者某種參數(dNTP或引物濃度)改變時,應進行Mg2+的濃度滴定。一個普遍的原則是,樣品中Mg2+的濃度至少要比dNTP總濃度高0.5~1.0mmol/L。
(三)KCl的濃度:一般是50mmol/L,高于75mmol/L時,聚鏈反應就受到明顯的限制。當KCl濃度高達200mmol/L以上時,聚鏈反應就受到明顯的限制,此時反應進行10分鐘仍無核苷摻入.濃度均為50mmol/L的NH4ClNH4Ac以及NaCl對TaqDNA聚合酶活性影響則分別為中等抑制、無影響以及25~30%促進。
(四)dNTP的濃度:均衡的低濃度dNTP更有利于酶活性的發揮,并能減少錯配,獲得多量的特異性強的DNA反應產物。各種核苷酸濃度為40umol/L的100ulPCR系統可以得到2.6ugDNA產物,而只消耗所提供核苷酸的半量;
(五)幾種變性劑對酶活性的影響:10%乙醇尚不抑制酶活性;二甲基亞砜(DMSO),二甲替甲酰胺(DMF)。甲酰胺在低濃度時對酶活性無影響,隨著它們濃度的提高,酶活性明顯下降。l0%DMSO會使酶活性減半。然而另有研究者觀察到,在某些聚鏈反應系統中,10%DMSO起著有利作用。這種結構各異的現象還表現在用尿素進行的實驗中。1.0mol/L尿素能提高酶活性,2.0mol/L尿素能保存大部分酶活性。然而也有報告認為0.5mol/L尿素則*抑制PCR。總之,變性劑對TaqDNA聚合酶以及PCR系統的影響參數有待更多的實驗數據。TaqDNA聚合酶對SDS十分敏感,而某些非離子型去污劑又能*消除低濃度SDS對酶活性的抑制效應。例如,0.5%Twen20及0.5%NP40可抵銷0.01%SDS對酶活性的影響。
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