应用于PCR技术的DNA聚合酶

关于酶学

第27卷第6期

Vol127　No16长春师范学院学报(自然科学版)JournalofChangchunNormalUniversity(NaturalScience)2008年12月Dec.2008

应用于PCR技术的DNA聚合酶

盛艳敏,杨燕平,吴英杰,王倩倩

(长春师范学院生命科学学院,吉林长春　130032)

[摘　要]DNA聚合酶作为聚合酶链式反应(PCR)的重要因素之一,在PCR过程中起着至关重要的

作用,在某种意义上甚至可以说,PCR技术就是耐热DNA聚合酶的技术。故综合研究聚合酶并改善

其酶学性能,已成为分子生物学工作者关注的热点之一。本文就PCR技术产生至今DNA聚合酶的研

究历史及现状进行简要综述。

[关键词]PCR;DNA聚合酶;酶学特性

[中图分类号]Q94615　　　[文献标识码]A　　　[文章编号]1008-178X(2008)06-0067-04

　　聚合酶链式反应(PCR)是一种体外快速扩增特定DNA片段的技术,是在由DNA模板、引物、dNTP、适当缓冲液等组成的反应混合物中,由DNA聚合酶催化,对一对寡核苷酸引物所界定的DNA片断进行扩增的反应。在此过程中,DNA聚合酶起着关键性作用,所以自PCR技术产生至今,人们一直在通过各种手段努力寻找高效特异地催化单核苷酸聚合的DNA聚合酶。

1　DNA聚合酶的分类

从大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ被分离和鉴定至今的50年时间里,已有100多个DNA聚合酶相关基因被克隆和测序,它们分别来自于嗜热极端细菌和古细菌。多种天然的和重组的耐热DNA聚合酶也被鉴定和纯化,这些酶大部分是单体酶,在溶液中的分子量一般为80～115KD[1-3]。人们根据核苷酸序列将大肠杆菌酶DNA聚合酶划分为四类,即DNA聚合酶Ⅰ(FamilyA)、DNA聚合酶Ⅱ(FamilyB)、DNA聚合酶Ⅲ(FamilyC)和其它的(FamilyX)[4]。DNA聚合酶Ⅰ主要参与DNA损伤的修复,同时在半保留复制中起辅助作用。DNA聚合酶Ⅲ是DNA复制的主要酶[4]。与大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ同源的为A群,该群除酵母线粒体DNA聚合酶Ⅰ外,都来自于原核生物,对双脱氧核苷酸抑制剂敏感,因此可用于DNA序列分析。包括E1coli栖热菌属(Thermus)的DNA聚合酶Ⅰ、芽胞菌属(Bacillus)的DNA聚合酶Ⅰ、噬菌体T5、以及T7DNA聚合酶等。与大肠杆菌DNA聚合酶Ⅱ同源的为B群,对双脱氧核苷酸不敏感甚至可以接受诸如双脱氧-UTP、生物素-dUTP或荧光标记的dUTP等修饰过的核苷酸,因此这类DNA聚合酶可用于聚合酶链式反应制备或标记核苷酸。与大肠杆菌DNA聚合酶Ⅲ同源的为C群,C群可分为两个亚群,即以蛋白质引导的(protein-prime)和以RNA引导的(RNA-prime)DNA聚合酶。此外真核生物的β-DNA聚合酶是已知最小的DNA聚合酶,只有335个核苷酸残基,与其它DNA聚合酶缺乏同源性,曾单列为X群[5-8]。

目前发现的耐热DNA聚合酶均属于A群或B群。属于A群的都来源于真细菌,如来源于栖热属的Taq(Thermusaquaticus)[6]、Tth(T1themophilus)[7]、Tca(T1caldophilus)[9]、Tfl(T1flavus)[10]、Tfi(T1filiformis)[11]以及来源于芽胞菌属的Bst(Bacillusstearothermophilis)[12];属于B群的耐热DNA聚合酶均来源于古细菌,如来源于高温球菌属的Tli(Theymococcuslitoralis)[13]、焦热球菌属的Pfu(Pyrococcus1furio2sus)[14]和KOD1(Pyrococcussp1)[15]、硫叶菌属的Sac(Sulfolobusacidocaldarius)[16]和Sso(S1solfataricus)[17]等,大量来自B群的DNA聚合酶被称为α-likeDNA聚合酶,因为它们都具有一个保守的真核α-DNA聚合酶氨

[收稿日期]2008-10-15

[作者简介]盛艳敏(1964-),女,吉林洮南人,长春师范学院生命科学学院教授,从事生物化学与分子生物学研究。

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