Nuove informazioni sulle dinamiche di replicazione del DNA Taq

Un nuovo studio sul sequenziamento genetico rileva che la replicazione del DNA non è così accurata come si pensava in precedenza, il che potrebbe avere un impatto su una vasta gamma di campi, dalla medicina allo studio dell’evoluzione.

Le DNA polimerasi sono un gruppo di enzimi essenziali per la vita a causa del loro ruolo nel catalizzare la replicazione e la riparazione del DNA. Uno di questi enzimi è la Taq polimerasi (Taq), da cui prende il nome Thermos acquatico, il microrganismo in cui è stato scoperto per la prima volta. Taq è un enzima chiave nella replicazione del DNA ed è regolarmente utilizzato nella PCR, anche per il rilevamento di COVID-19 e l’analisi forense. Ora, i ricercatori del Università della California Irvine (CA, USA) hanno scoperto che questo enzima non si comporta come avevano ipotizzato gli scienziati.

“Invece di selezionare attentamente ogni pezzo da aggiungere alla catena del DNA, l’enzima cattura dozzine di disadattati per ogni pezzo aggiunto con successo”, ha spiegato Gregory Weiss, il co-autore dello studio. “Come un acquirente che controlla gli articoli da una lista della spesa, l’enzima testa ogni parte contro la sequenza di DNA che sta cercando di replicare”. Ciò è stato osservato monitorando singole molecole Taq utilizzando una tecnica elettronica a stato solido con risoluzione di microsecondi.


C’è qualcosa di sospetto in quel cibo per animali…

I ricercatori hanno utilizzato la tecnologia del codice a barre del DNA per analizzare diversi prodotti alimentari per animali domestici per determinare il contenuto di termini vaghi come “pesce dell’oceano” o “pesce bianco”.


È noto che la capacità di Taq di rifiutare basi sbagliate è essenziale per una corretta replicazione del DNA; Tuttavia, questa ricerca ha scoperto che Taq rifiuta anche le basi corrette e lo fa frequentemente. “È l’equivalente di un acquirente che afferra una mezza dozzina di scatole di pomodori identiche, le mette nel carrello e le prova tutte quando ne è necessaria una sola lattina”, ha aggiunto Weiss.

Apprendere che Taq non è del tutto accurato potrebbe avere implicazioni in molti campi di ricerca, incluso il modo in cui le storie evolutive vengono interpretate dal DNA antico. Attualmente, i ricercatori devono fare ipotesi su come il DNA cambia in lunghi periodi di tempo, il che si basa su un sequenziamento accurato del DNA.

Un sequenziamento accurato del genoma è essenziale in medicina, specialmente nello sviluppo della medicina personalizzata, poiché ognuno ha un genoma unico con mutazioni diverse in diversi punti della sequenza. Alcune di queste mutazioni sono innocue, mentre altre daranno origine a determinate malattie. Phillip Collins, che è anche l’autore corrispondente di questo articolo e il cui laboratorio ha creato dispositivi su nanoscala per studiare il comportamento di Taq, ha spiegato: “Come si garantisce a un paziente di aver sequenziato accuratamente il suo DNA quando è diverso dal genoma umano accettato ? Il paziente ha una mutazione rara? O l’enzima ha semplicemente commesso un errore?”

Questa ricerca potrebbe portare allo sviluppo di versioni migliorate di Taq, rendendo la replicazione del DNA più accurata ed efficiente.

“Siamo entrati nel secolo dei dati genomici”, ha detto Collins. “All’inizio del secolo abbiamo svelato il genoma umano per la prima volta e stiamo iniziando a capire gli organismi, le specie e la storia umana con queste nuove informazioni provenienti dalla genomica, ma quelle informazioni genomiche sono utili solo se sono accurate”.

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