PCR을 사용하는 중합효소는 어떻게 발견했나요?
안녕하세요. 소량의 DNA를 시험관 내 환경에서 증폭시키는 PCR은 고온에서도 저항성을 가진 DNA 중합효소가 필요한데요, 이와 같은 중합 효소를 어떻게 발견할 수 있었나요?
안녕하세요. 이상현 전문가입니다.
PCR에 사용되는 Raq polymerase는 1969년 미국의 Thomas brock이 옐로스톤온천에서 고온에도 살아가는 고세균을 발견하면서 얻어졌다고합니다.
이후 이 균에서 분리된 DNA중합효소가 고온변성단계에서도 활성을 유지한다는점이 밝혀지면서 PCR기술의 핵심효소로 채택되었습니다.
감사합니다.
PCR에 사용되는 열에 강한 DNA 중합효소는 옐로스톤 국립공원의 온천에서 발견되었습니다.
1960년대, 미생물학자 '토마스 브록'은 옐로스톤 국립공원의 70도 이상의 고온에서 사는 호열성 세균인 '테르무스 아쿠아티쿠스'를 발견했습니다.
이 세균은 고온 환경에 적응하기 위해 열에 안정적인 효소를 가지고 있었고, 과학자들은 여기서 DNA를 복제하는 Taq 중합효소를 분리했습니다.
이 효소는 PCR 과정의 고온 변성 단계의 약 95도에서도 기능을 유지하여, 매 사이클마다 효소를 새로 넣어야 하는 번거로움을 없애고 PCR의 상용화를 가능하게 한 것이죠.
안녕하세요. 말씀해주신 것과 같이 소량의 DNA를 시험관 내 환경에서 증폭시키는 PCR에는 고온에 저항성을 가진 DNA 중합효소가 필요합니다. 이때 PCR에서 사용하는 DNA 중합효소는 대표적으로 Taq polymerase인데, 이는 고온 환경에서 살아가는 미생물의 연구 과정에서 발견되었습니다. 1970년대 초, 미국 몬태나주의 옐로스톤 국립공원과 같은 온천 지역의 70~80 ℃ 이상 되는 뜨거운 환경에서 생존하는 고온성 세균 Thermus aquaticus가 분리 및 동정되었고, 연구자들은 이렇게 극한 환경에서 사는 세균이 어떻게 단백질을 안정적으로 유지하는지에 관심을 가졌고, 이 세균에서 추출한 효소들이 고온에서도 변성되지 않고 기능한다는 사실을 알게 되었습니다. 그중에서도 특히 1976년, Thermus aquaticus에서 분리된 DNA 중합효소가 고온에서도 안정적으로 DNA 합성을 지속할 수 있음이 보고되었고, 이후 캐리 멀리스가 1983년에 고안한 PCR 기법에 이 효소를 적용하면서 발전이 이루어진 것입니다.
기존에는 고온에서 DNA 이중가닥을 풀어낼 때마다 새로운 효소를 계속 넣어줘야 했지만, Taq polymerase는 95 ℃ 부근의 열 변성 단계에서도 파괴되지 않기 때문에 자동화된 PCR 과정이 가능해졌다고 보시면 됩니다. 감사합니다.
PCR에 사용되는 열에 안정한 DNA 중합효소는 옐로스톤 국립공원의 온천에서 발견되었습니다. 1966년 토머스 D. 브록(Thomas D. Brock)과 허드슨 프리든(Hudson Freeze)이 테르무스 아쿠아티쿠스(Thermus aquaticus)라는 학명의 미생물을 발견했고, 이 미생물이 가진 DNA 중합효소가 고온에서도 활성을 유지한다는 것을 확인했습니다. 이 효소는 Taq 중합효소라고 불리며, 1980년대 캐리 멀리스가 PCR을 개발하며 사용하게 되어 PCR 기술의 상용화에 큰 역할을 했습니다.
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