Você sabia que a Taq DNA polimerase foi extraída de uma bactéria resistente ao calor anos atrás?

Na década de 1960 o cientista americano Thomas Brock em meio as suas investigações no parque Yellowstone, nos Estados Unidos, descobriu uma bactéria que vive em fontes termais e são termoestáveis, e deu o nome de Thermus aquaticus. Essa descoberta provou que poderia existir vida em limites de temperaturas extremas, a partir disso criou-se a enzima que recebeu o nome de Taq polimerase, em referência a bactéria Thermus aquaticus isolada.




Figura 1. Parque Nacional Norte-Americano Yellowstone, localizado nos Estados Unidos.

A molécula de DNA é muito longa, o que dificulta a análise na fase analítica, sendo necessário estudar o fragmento de DNA-alvo, porém o tamanho e a quantidade desse fragmento podem não ser o suficiente para análise. Então, o pesquisador Mullis desenvolveu uma técnica para amplificar milhões de vezes esse fragmento de DNA-alvo, surgindo a reação em cadeia da polimerase (PCR), utilizada nos atuais testes para a covid-19.

Durante a PCR a temperatura da reação oscila entre 55 °C a 95 °C, por isso se torna de extrema importância uma enzima que suporte altas temperaturas e se mantenha ativa ao longo de todo período da reação. O método do pesquisador Mullis aquece e resfria o material genético em diversos ciclos, relativamente rápidos, na qual o aquecimento torna a fita dupla de DNA em fita simples, então na próxima etapa a DNA polimerase diminuiu a temperatura e amplifica cada fita separadamente, sendo necessários vários ciclos para a amplificação de milhões de fragmentos de DNA, portanto o uso de uma Taq DNA polimerase de boa qualidade e estável a mudança de temperaturas são de extrema importância.

Atualmente existem diferentes formas ainda mais eficientes da Taq DNA polimerase, a Hot Start e também a High Fidelity, com a função adicional que promove a melhor especificidade e sensibilidade, a enzima é bloqueada a temperatura ambiente e ativada somente a altas temperaturas, ambas promovem uma melhor especificidade e sensibilidade em amostras de DNA complexos. A forma Hot Start, com uma modificação química e no tampão, aumentado a qualidade da enzima e do tampão, ajudando na precipitação do cofator enzimático o MgCl2, assim como a enzima DNA Polimerase High Fidelity, com baixa taxa de erro prevenindo assim a amplificação não-especifica e a formação de dímeros de primers a baixa temperatura. A hotstart polimerase é bloqueada a temperatura ambiente e ativada somente no primeiro ciclo inicial de desnaturação, prevenindo assim a amplificação não-especifica e a formação de dímeros de primers a baixa temperatura. A High Fidelity Hot Start é extremamente eficiente para PCRs longas (de até 30 kbp), moldes de DNA com alto teor de GC ou complexos.

A escolha das enzimas para reação de PCR são de extrema importância, o uso de enzimas com baixa sensibilidade podem gerar resultados falsos negativos/positivos, interferindo no resultado da pesquisa.


Importantes publicações:

• Emergence of co-existence of blaNDM with rmtC and qnrB genes in clinical carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae isolates in burning center from southeast of Iran, Folia Microbiologica (2019). Somayeh Kiaei e colaboradores.
• ACE gene rs4343 polymorphism elevates the risk of preeclampsia in pregnant women, Nature Journal of Human Hypertension (2018). Atieh Abedin Do e colaboradores.
• Design and fabrication of a two-phase diamond nanoparticle aided fast PCR device (2019). Masoud Madadelahi e colaboradores.

• https://www.bbc.com/portuguese/brasil-52539425
• https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/...
• https://www.nature.com/articles/s41371-018-0096-4
• https://dx.doi.org/10.1007/s12223-018-0630-3