Η PCR, ή η αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης, είναι μια τεχνική που χρησιμοποιείται για την ενίσχυση αλληλουχιών DNA.Αναπτύχθηκε για πρώτη φορά τη δεκαετία του 1980 από τον Kary Mullis, ο οποίος τιμήθηκε με το Νόμπελ Χημείας το 1993 για το έργο του.Η PCR έφερε επανάσταση στη μοριακή βιολογία, επιτρέποντας στους ερευνητές να ενισχύσουν το DNA από μικρά δείγματα και να το μελετήσουν λεπτομερώς.
Η PCR είναι μια διαδικασία τριών σταδίων που λαμβάνει χώρα σε έναν θερμικό κυκλωτή, μια μηχανή που μπορεί να αλλάξει γρήγορα τη θερμοκρασία ενός μείγματος αντίδρασης.Τα τρία στάδια είναι η μετουσίωση, η ανόπτηση και η επέκταση.
Στο πρώτο βήμα, τη μετουσίωση, το δίκλωνο DNA θερμαίνεται σε υψηλή θερμοκρασία (συνήθως γύρω στους 95°C) για να σπάσει οι δεσμοί υδρογόνου που συγκρατούν τους δύο κλώνους μαζί.Αυτό έχει ως αποτέλεσμα δύο μονόκλωνα μόρια DNA.
Στο δεύτερο στάδιο, την ανόπτηση, η θερμοκρασία μειώνεται στους 55°C περίπου για να επιτραπεί στους εκκινητές να ανόπτονται στις συμπληρωματικές αλληλουχίες στο μονόκλωνο DNA.Οι εκκινητές είναι μικρά κομμάτια DNA που έχουν σχεδιαστεί για να ταιριάζουν με τις αλληλουχίες ενδιαφέροντος στο DNA στόχο.
Στο τρίτο βήμα, επέκταση, η θερμοκρασία αυξάνεται στους 72°C περίπου για να επιτραπεί στην πολυμεράση Taq (ένας τύπος πολυμεράσης DNA) να συνθέσει έναν νέο κλώνο DNA από τους εκκινητές.Η πολυμεράση Taq προέρχεται από ένα βακτήριο που ζει σε θερμές πηγές και είναι σε θέση να αντέξει τις υψηλές θερμοκρασίες που χρησιμοποιούνται στην PCR.
Μετά από έναν κύκλο PCR, το αποτέλεσμα είναι δύο αντίγραφα της αλληλουχίας DNA στόχου.Επαναλαμβάνοντας τα τρία βήματα για έναν αριθμό κύκλων (συνήθως 30-40), ο αριθμός των αντιγράφων της αλληλουχίας DNA στόχου μπορεί να αυξηθεί εκθετικά.Αυτό σημαίνει ότι ακόμη και μια μικρή ποσότητα αρχικού DNA μπορεί να ενισχυθεί για να παραχθούν εκατομμύρια ή και δισεκατομμύρια αντίγραφα.
Η PCR έχει πολυάριθμες εφαρμογές στην έρευνα και τη διάγνωση.Χρησιμοποιείται στη γενετική για τη μελέτη της λειτουργίας των γονιδίων και των μεταλλάξεων, στην εγκληματολογία για την ανάλυση στοιχείων DNA, στη διάγνωση μολυσματικών ασθενειών για την ανίχνευση της παρουσίας παθογόνων μικροοργανισμών και στην προγεννητική διάγνωση για τον έλεγχο για γενετικές διαταραχές στα έμβρυα.
Η PCR έχει επίσης προσαρμοστεί για χρήση σε έναν αριθμό παραλλαγών, όπως η ποσοτική PCR (qPCR), η οποία επιτρέπει τη μέτρηση της ποσότητας του DNA και την PCR αντίστροφης μεταγραφής (RT-PCR), η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ενίσχυση αλληλουχιών RNA.
Παρά τις πολλές εφαρμογές της, η PCR έχει περιορισμούς.Απαιτεί γνώση της αλληλουχίας στόχου και του σχεδιασμού των κατάλληλων εκκινητών και μπορεί να είναι επιρρεπής σε σφάλματα εάν οι συνθήκες αντίδρασης δεν βελτιστοποιηθούν σωστά.Ωστόσο, με προσεκτικό πειραματικό σχεδιασμό και εκτέλεση, η PCR παραμένει ένα από τα πιο ισχυρά εργαλεία στη μοριακή βιολογία.
Ώρα δημοσίευσης: Φεβ-22-2023