當(dāng)下，以DNA聚合酶為基礎(chǔ)的眾多生物技術(shù)手段不僅成為基礎(chǔ)研究的必備之選，同時(shí)也服務(wù)于醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域。DNA聚合酶廣為人知的應(yīng)用主要有兩大塊，分別是PCR擴(kuò)增和DNA測(cè)序。在過(guò)去的60年里，新型DNA聚合酶的不斷發(fā)現(xiàn)和改造，賦予了它如今的廣泛應(yīng)用。當(dāng)然，對(duì)于DNA聚合酶的研究永遠(yuǎn)沒(méi)有止境，因?yàn)槿祟惖牟粷M足，會(huì)驅(qū)使他不斷地尋找更好的酶來(lái)應(yīng)用于更苛刻的PCR和測(cè)序需求，或者是一些還未被發(fā)明的應(yīng)用。

在開(kāi)始我們故事之前，我們照例先來(lái)科普一些DNA聚合酶的基礎(chǔ)知識(shí)。雖然DNA聚合酶的種類很多，但是他們?cè)诮Y(jié)構(gòu)類型上，都有一些基本的結(jié)構(gòu)域。主要包含掌域、手指域和拇指域，其中手指域掌管dNTP的結(jié)合，掌域控制催化dNTP的摻入、拇指域與DNA的持續(xù)合成能力有關(guān)（圖1）。

圖1. DNA聚合酶的結(jié)構(gòu)模型

目前根據(jù)序列的相似性，DNA聚合酶可被分成7個(gè)不同的亞家族：A、B、C、D、E、F和RT（表1）。而決定DNA聚合酶不同功能的主要因素是由拇指與手指域的結(jié)構(gòu)（圖2），如同屬于A家族DNA聚合酶的Taq DNA聚合酶、T7 DNA聚合酶和Bst聚合酶在耐熱性、鏈置換能力上還有很大的不同。此外一些附加的結(jié)構(gòu)域提供了額外的功能，如3’-5’端外切酶和5’-3’端外切酶活性。

表1. DNA聚合酶家族分類表

圖2. 生物技術(shù)應(yīng)用中常見(jiàn)的DNA聚合酶的三維晶體結(jié)構(gòu)圖。

如何綜合而全面地評(píng)價(jià)DNA聚合酶的性能？這確實(shí)是一個(gè)不好回答的問(wèn)題。根據(jù)小編博采眾長(zhǎng)之后，認(rèn)為以下指標(biāo)能夠比較全面地概括：熱穩(wěn)定性、延伸速率、持續(xù)擴(kuò)增能力、保真性、特異性、模板損傷耐受性、抑制物抗干擾能力、鏈置換能力強(qiáng)、核酸酶活性和非天然核苷酸摻入能力。

對(duì)于不同的DNA聚合酶的應(yīng)用，野生型的蛋白顯然無(wú)法滿足需求。此時(shí)就需要最聚合酶進(jìn)行定向進(jìn)化（directed evolution），常見(jiàn)的策略包括合理的定點(diǎn)突變、融合表達(dá)、噬菌體展示篩選以及compartmentalized self-replication（不太好翻譯）。

基于DNA聚合酶的重要性，接下來(lái)分多個(gè)篇幅來(lái)講述目前DNA聚合酶的發(fā)展與應(yīng)用，希望各位看官能夠或多或少得到一些有用的信息。

 

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