Taq酶體外合成DNA時模板錯位機制的探討

李慧慧，王 濤

(1.中國科學院 合肥物質科學研究院 強磁場科學中心，安徽 合肥 230031；2.中國科學技術大學 生命科學學院，安徽 合肥 230026)

利用Taq DNA聚合酶體外合成DNA過程中，當反應體系中缺少與模板鏈互補配對的dNTP底物時，產物合成并不會在底物缺失位點處終止，聚合反應繼續進行.為研究此復制缺陷現象，設計一系列模板用于DNA體外酶促合成.除了已知的堿基錯配機制，筆者發現存在另一種“模板錯位”機制，即模板中與底物非Watson-Crick互補配對的堿基位點首先進行收縮滑動，形成模板bulge結構后再繼續進行酶促合成反應.這項研究有助于提高DNA樣品合成保真度以及繼續深入探索體外DNA合成的詳細機制.

Taq DNA聚合酶；復制缺陷；模板錯位；模板bulge結構；互補dNTP底物缺失

Taq DNA聚合酶(以下簡稱Taq酶)作為分子克隆以及DNA體外合成的重要工具酶，具有非常廣泛的應用[1].實驗室常用的DNA聚合酶有Taq酶、pfu酶、Klenow Fragment等，其中Taq酶是所發現的耐熱DNA聚合酶中活性最高的一種，為DNA快速高效擴增奠定了堅實的基礎[2].但Taq酶沒有3′-5′外切酶活性，因而在合成中對錯誤引入的核苷酸沒有校正功能[3-4]，使得其合成產物保真度相對較低，并具有在目的產物序列的3′-端額外再加上一個核苷酸尾巴的特性，尤其是腺苷酸的加尾現象更常見[5-6].對于Taq酶的研究，一方面致力于對相關催化結構域進行改造而提高其保真性[7-10]；另一方面，利用Taq酶保真性不高的特點發展易錯PCR技術，即通過改變PCR條件來提高擴增產物中錯誤堿基引入的頻率，從而擴增基因文庫[11-13].提高基因擴增中堿基錯配頻率的主要方法有以下幾種：1)使用4種非最優濃度配比的dNTP底物池；……