聚合酶肚子里的“退格删除键”：为什么高保真酶 Pfu / Q5 抄写一百万个碱基都不会写错一个字？
1991 年 11月15日 · 高保真 DNA 聚合酶（Pfu / Phusion / Q5 High-Fidelity DNA Polymerase）
你知道吗？
普通 Taq 酶就像一个扣掉了键盘上 Backspace 退格键的打字员，写错了只能硬着头皮往下编；而深海火山口里修仙出来的古菌 Pfu 酶，随身带着一把专门剪错别字的小剪刀。
实验室里有句不成文的规矩：如果你只是跑个菌落 PCR 鉴定条带大小或者做小鼠基因型鉴定（Genotyping），用几分钱一微升的普通 Taq 酶就行；但如果你要做基因克隆构建表达质粒、点突变或者高通量测序建库，谁敢用普通 Taq 酶，测序结果回来准保满篇都是莫名其妙的碱基突变！
为什么？因为源自水生栖热菌的普通 Taq DNA 聚合酶是个“只管闷头狂奔、从不回头检查”的粗心抄写员——它只有 聚合活性，却天生缺少 外切酶校对结构域，平均每抄写约 1 万个碱基就会塞错一个核苷酸！
为了寻找既耐 98°C 高温、又自带“退格删除键（Backspace）”的完美聚合酶，科学家把目光投向了意大利武尔卡诺岛海底 100°C 沸腾硫磺热泉里的超嗜热古菌——激烈火球菌（Pyrococcus furiosus）。
1991 年 11 月，Stratagene 公司的 Lundberg 等人成功克隆并表征了大名鼎鼎的 Pfu DNA 聚合酶。当 Pfu 酶在延伸 DNA 链不小心安错了一个不配对的碱基时，新合成双链末端的氢键几何构型会发生微小的扭曲卡顿，无法继续往下接；此时，DNA 链的 末端会自动从聚合活性中心滑入旁边的“ 外切酶校对口袋”，咔嚓一刀切掉刚安错的那个碱基，再退回聚合中心换上正确的碱基继续前进！
后来科学家更把古菌高保真酶与双链 DNA 结合蛋白（Sso7d）融合在了一起，造出了今天扩增速度飞快、保真度比 Taq 高出整整 50 到 280 倍的 Phusion 与 Q5 超高保真酶！