L’ADN polymérase est une enzyme biologique vitale qui est présente dans la réplication de l’ADN. Au cours de ce processus, l’ADN se copie en deux molécules d’ADN filles et synthétise un nouveau brin d’ADN à partir du brin existant en ajoutant des dNTP à l’ADN en croissance.
L’ADN polymérase a deux rôles cruciaux dans la réplication : L’activité polymérase exonucléase de 5′ à 3′ et l’activité de relecture exonucléase de 3′ à 5′. Lorsque la polymérase se lie à l’ADN, elle ajoute des nucléotides dans le sens 5′ vers 3′.
Malheureusement, parce qu’elle se désactive à une température plus élevée, l’ADN polymérase ne convient pas à un type de réplication appelé réaction en chaîne par polymérase (PCR). L’ADN polymérase Taq, en revanche, joue un rôle essentiel dans la PCR.
Qu’est-ce que la polymérase Taq ?
L’ADN polymérase Taq est une ADN polymérase recombinante hautement thermostable. Elle porte le nom de Thermus aquaticus, la bactérie thermotolérante à partir de laquelle elle s’isole. Le poids moléculaire de la Taq polymérase est de 94kD, et elle amplifie l’ADN jusqu’à 5kb avec une vitesse d’élongation de 0,9-1,2kb/min à 70-75°C.
Qu’est-ce que la réaction en chaîne par polymérase (PCR) ?
La réaction en chaîne par polymérase, ou PCR, est une technique de réplication qui produit de nombreuses copies d’une région d’ADN spécifique in vitro (dans un tube à essai plutôt que dans un organisme). La PCR est utilisée dans divers domaines de la biologie et de la médecine, notamment la recherche en biologie moléculaire, le diagnostic médical et l’écologie.
La PCR repose sur la Taq polymérase, une ADN polymérase thermostable. Elle nécessite également des amorces d’ADN qui sont conçues spécifiquement pour la région d’ADN d’intérêt, ainsi que de l’ADN matrice et des nucléotides (blocs de construction de l’ADN).
Dans une réaction PCR, vous allez assembler les ingrédients clés dans un tube, ainsi que les cofacteurs dont l’enzyme a besoin. Les ingrédients subissent des cycles répétés de chauffage et de refroidissement qui finissent par synthétiser l’ADN.
Il existe également trois étapes de base que vous devez suivre pour réaliser la PCR, notamment :
- Dénaturation (96 °C) : chauffer fortement la réaction pour séparer, ou dénaturer, les brins d’ADN.
- Recuit (55-65 °C) : Refroidir la réaction pour que les amorces puissent se lier à leurs séquences complémentaires sur l’ADN matrice simple brin.
- Extension (72 °C) : Augmenter les températures de la réaction pour que la Taq polymérase étende les amorces, synthétisant ainsi de nouveaux brins d’ADN.
Ce cycle se répète 25 à 35 fois dans une réaction PCR typique, qui prend généralement 2 à 4 heures, selon la longueur de la région d’ADN à copier. Si la réaction est efficace, la région cible peut passer d’une ou quelques copies seulement à des milliards.
Le rôle de la Taq polymérase dans la PCR
En raison de son rôle clé dans la synthèse et l’amplification de nouveaux brins d’ADN, l’ADN polymérase Taq est essentielle à la réaction en chaîne par polymérase (PCR).
Comme les autres ADN polymérases, la Taq polymérase ne peut produire de l’ADN que si elle dispose d’une amorce, une courte séquence de 20 nucléotides qui constitue un point de départ pour la synthèse de l’ADN. Cependant, c’est aussi une ADN polymérase thermostable qui peut travailler à des températures plus élevées.
L’ADN polymérase Taq est très efficace, elle devient donc pleinement fonctionnelle lorsqu’elle atteint sa température optimale. Elle a également une demi-vie de plus de deux heures (à une température de 92 °C), une capacité d’amplification élevée et la possibilité d’ajouter 150 nucléotides par seconde.
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