Treść informacji wstępnej:

PCR to procedura, która służy do powielenia materiału genetycznego. Do probówki dodaje się następujące odczynniki: materiał genetyczny, który ma podlegać powieleniu (matrycę), nukleotydy, polimerazę DNA oraz startery – oligonukleotydy DNA wyznaczające początek i koniec powielanego fragmentu. Reakcja przebiega w powtarzających się cyklach. Każdy cykl zaczyna się od podniesienia temperatury do ok. 95 °C, aby nici DNA się rozdzieliły, następnie obniża się temperaturę, aby startery przyłączyły się do odpowiednich miejsc w matrycy. W kolejnym etapie dochodzi do syntezy komplementarnej nici. Na tym etapie w wyniku błędów polimerazy mogą zostać wprowadzone mutacje

Za pomocą PCR powielono ludzki gen MECP2 kodujący białko MECP2A, konieczne do prawidłowego funkcjonowania mózgu. Poniżej przedstawiono początek sekwencji nici kodującej genu MECP2 oraz początek sekwencji aminokwasowej białka MECP2A.

Sekwencja nukleotydowa:        5′ ATG GTA GCT GGG ATG TTA GGG … 3′

Sekwencja aminokwasowa:     N Met  Val    Ala   Gly  Met  Leu   Gly … C

Podczas PCR doszło w trzeciej pozycji czwartego kodonu do dwóch niezależnych mutacji: do substytucji G → A oraz do delecji jednego nukleotydu (G), w wyniku czego w mieszaninie poreakcyjnej oprócz wiernej kopii genu MECP2 znalazły się również dwa wadliwe warianty.

Na podstawie: GenBank sekwencja nr NM_004992.4

Treść zadania:

Wyjaśnij, dlaczego do przeprowadzenia PCR wykorzystuje się enzym – polimerazę DNA – pochodzący z organizmu termofilnego.

---

Rozwiązanie:

Polimerazy DNA pochodzące od organizmów termofilnych są wystarczająco termostabilne (między innymi odporne na wysokie temperatury), aby być wykorzystywane w procedurze PCR, gdzie temperatura środowiska procesu wielokrotnie się zmienia, a często wynosi nawet ok 95°C. Organizmy termofilne są przystosowane do życia w wysokich temperaturach więc również ich polimerazy są do takich temperatur przystosowane.