DNA 聚合酶作为PCR反应的核心因素,扮演着至关重要的作用，从某种意义来讲PCR技术就是耐热聚合酶的技术。然而生物领域所使用的大部分是野生型的DNA 聚合酶，如大家熟悉的Taq DNA聚合酶、pfu DNA聚合酶等。因为酶分子自身的结构和功能都有限制，随着研究人员实验要求的提升和生物样本复杂性的提高，野生型DNA聚合酶的局限性也逐渐凸显出来，如扩增效率低，特异性差，高AT 或GC 含量样本扩增结果差，样本中或PCR 系统中有些抑制剂对反应有干扰等等。

Roche旗下Kapa Biosystems开发出了“定向进化(directed evolution technology platform)”专利技术，运用遗传、基因工程，生物信息学等分子水平上技术，实验室模拟和加速野生酶的进化过程，基因经过多轮的突变、筛选获得了一系列性能优异的工程酶，包括高保真聚合酶，多重 PCR 聚合酶，耐受 PCR 抑制的聚合酶。 2018 年的诺贝尔化学奖授予了这项技术的发明者-----Frances Arnold。

图1：Kapa“定向进化“技术流程

“定向进化”包含以下几个步骤：

对野生酶的编码基因序列进行随机变异，产生一个约包含上亿个变种序列的文库。

构建变种序列质粒载体转染到大肠杆菌中，每个单克隆都被包裹在一个微小的液滴中进行孵育和表达，高通量的获得一系列按照不同变种序列翻译而来的变种酶。

施加各种生存压力（如高温、抑制剂、低容错等等）至反应体系，选择性地筛选出最适应压力环境的变种酶。

循环往复地重复上述步骤，每次选出相对最好的酶进行下一轮进化，来不断优化和提升酶的特定性能，直至满足相应的应用。

这些方法看上去貌似普通，但是进化的成果却不容小觑。接下来我们就看看这“定向进化”的功力吧

KAPA 2G FAST DNA聚合酶

便是KAPA 通过“直接进化”技术生产的第二代工程酶之一，兼具了扩增速度和灵敏度。

----延伸时间缩短至1 sec/kb，实验时间缩短55%

----灵敏度更高，合成力更强

----可兼容广泛的GC含量和产物长度/KAPA SYBR

图2 Kapa 2G Fast DNA Polymerase扩增速度1 Kb/sec，较野生型热启动酶扩增时间减少55%

以其为核心成分的KAPA2G Fast Multiplex Mix和KAPA SYBR 2G Fast Mix便是其代表作

KAPA2G FAST MULTIPLEX

快速、高效的多重PCR MIX

---高特异性，无偏向性—实现所有扩增子的均一扩增

---更高的灵敏度和产量

---反应更快-- PCR反应时间缩短75%

图1 与竟品进行12重PCR反应比较，KAPA2G FAST MULTIPLEX表现出更好的均一性、高产量及高速度

图1 与竟品比较，KAPA2G FAST MULTIPLEX反应速度更快，反应时间缩短75%

KAPA SYBR FAST qPCR master

对SYBR Green I染料具有耐受性，具有更高的合成能力和合成速度。

---灵敏度更高：尤其适用于低拷贝数样本或珍贵样本

---合成速度更快：使用快速PCR流程，可以使实验时间缩短55%

---合成能力更强：兼容更广泛的GC-, AT-含量和扩增子长度

图3 针对高/ 低GC 含量的模板,KAPA SYBR 2G Fast 相比竞争产品, 扩增效率更高, 线性更好

Kapa 2G Robust DNA聚合酶

---更强的合成能力，用于解决广泛扩增子类型（富含GC或AT）的不一致扩增问题

---提高了对一般抑制剂的耐受性，适合于挑战性PCR应用和困难样本的扩增

---显著降低使用多种酶和扩增方案的优化难度，灵敏度更高

图4 对于富含GC 或AT 的靶标DNA，KAPA2G Robust DNA 聚合酶可以增加PCR 成功率

Kapa Long Range DNA聚合酶

---结合了Taq DNA 聚合酶和古生菌(B-family) DNA聚合酶的优势

---通过定向改造，拥有高保真的特性

---可以扩增长达15Kb的DNA片段，适用于超长序列的扩增

---具有高灵敏度、高产量的优势

Roche Kapa Biosystems通过“直接进化”技术，定向改造了种类十分丰富的适用于多种不同实验目的的生物酶，各有特点，可以满足不同的客户需求，且Kapa的系列产品可以适用于市场上现有的各类PCR/Real-time PCR仪器。

默克自2015年成为罗氏生化试剂的全球独家代理，并于2017年扩大代理协议，增加对KAPA PCR/qPCR产品及罗氏自有核酸提取、qPCR产品的代理。购买kapa 试剂，来默克！

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