Taq聚合酶

结构 / ECOD结构 / ECODTaq聚合酶是由钱嘉韵于1976年从嗜热细菌海栖热袍菌（Thermus aquaticus）中分离出的DNA聚合酶。Taq聚合酶的常用简称有Taq Pol（或Taq酶）。Taq酶常用于放大短DNA片段的聚合酶链式反应中（PCR）。海栖热袍菌生活在温泉与深海热泉中，从其中分离的Taq酶可承受PCR中所需要的高温。因此Taq酶取代了原先用于PCR中的大肠杆菌DNA聚合酶。Taq酶的最适活性温度为75–80°C，在92.5°C时半衰期高于2小时，95°C时为40分钟，97.5°C时为9分钟；Taq酶可在72°C时于10秒内复制一含有1000个碱基对的DNA。Taq酶的缺点之一是缺乏从3'端到5'端的外切酶校正活性，从而导致Taq在复制时保真度不高。原先测得的错误率为每9000个核苷酸中出现1次错误。为了降低出错的几率，科学家陆陆续续发现了其他可以取代Taq聚合酶的聚合酶。举例来说，Pfu是具有3'至5'端外切酵素特性的聚合酶，出错几率约为1/2.6x1000000。但相较于Taq聚合酶，Pfu合成DNA的速度较慢，因此也有混合使用的配方被制作出来。近期的电脑模拟技术以及新兴生物技术，也能透过人工修改Taq酶的结构来增强性能，购买这些商业化的酶可以降低实验的错误率。Taq聚合酶有一个特性除了合成速度快、出错率高以外，还会使合成的产物“末端带有一个A碱基”，TA克隆即是利用Taq聚合酶此特性，Taq的PCR产物在3'末端会多出一个A，此时只须有一个与其互补的T表现在质体上，即能彼此靠近，借由接合酶连接起来。透过此方式，可省去限制酶剪切的时间，直接利用PCR产物与质体彼此有互补两端的特性，可快速黏合起来。二十世纪八十年代初凯利·穆利斯在鲸鱼座集团（英语：Cetus Corporation）研究DNA合成在生物科技上的应用。穆利斯熟悉DNA寡核苷酸作为目标DNA探针、作为DNA测序引物、作为cDNA合成引物的技术。穆利斯在1983年开始尝试将两个引物与目标DNA片段杂交后加入DNA聚合酶，此方法可以实现指数级别的DNA复制，放大了两前体中间的DNA片段。但在每轮复制后需要将混合物加热到90°C以上使新合成的DNA熔解；两条DNA链分开后方可成为下一轮复制的模板。在发现Taq酶之前，加热过程也会使当时使用的大肠杆菌DNA聚合酶I失活。Taq酶的应用使PCR可在高温下进行（~60°C），有助于提高引物专一性、减少非特异性产物。PCR只需在封闭试管中配合相对简单的热循环仪（英语：thermal cycler）上进行。因此Taq酶是解决分子生物学中众多有关DNA分析的问题的基石。