ПЦР или полимеразная цепная реакция — это метод, используемый для амплификации последовательностей ДНК.Впервые он был разработан в 1980-х годах Кэри Маллисом, получившим за свою работу Нобелевскую премию по химии в 1993 году.ПЦР произвела революцию в молекулярной биологии, позволив исследователям амплифицировать ДНК из небольших образцов и детально изучать ее.
ПЦР — это трехэтапный процесс, который происходит в термоциклере, машине, которая может быстро изменять температуру реакционной смеси.Три стадии: денатурация, отжиг и удлинение.
На первом этапе, денатурации, двухцепочечная ДНК нагревается до высокой температуры (обычно около 95°C), чтобы разорвать водородные связи, удерживающие две цепи вместе.В результате образуются две одноцепочечные молекулы ДНК.
На втором этапе — отжиге — температура снижается примерно до 55°C, чтобы праймеры могли отжигиться с комплементарными последовательностями одноцепочечной ДНК.Праймеры — это короткие фрагменты ДНК, которые созданы для соответствия интересующим последовательностям целевой ДНК.
На третьем этапе, удлинении, температуру повышают примерно до 72°C, чтобы позволить Taq-полимеразе (тип ДНК-полимеразы) синтезировать новую цепь ДНК из праймеров.Полимераза Taq получена из бактерии, обитающей в горячих источниках и способной выдерживать высокие температуры, используемые в ПЦР.
Результатом одного цикла ПЦР являются две копии целевой последовательности ДНК.Повторяя три шага в течение нескольких циклов (обычно 30–40), количество копий целевой последовательности ДНК можно увеличить в геометрической прогрессии.Это означает, что даже небольшое количество исходной ДНК может быть амплифицировано для производства миллионов или даже миллиардов копий.
ПЦР имеет множество применений в исследованиях и диагностике.Он используется в генетике для изучения функции генов и мутаций, в криминалистике для анализа ДНК, в диагностике инфекционных заболеваний для выявления наличия возбудителей и в пренатальной диагностике для выявления генетических нарушений у плода.
ПЦР также была адаптирована для использования в ряде вариантов, таких как количественная ПЦР (кПЦР), которая позволяет измерять количество ДНК, и ПЦР с обратной транскрипцией (ОТ-ПЦР), которую можно использовать для амплификации последовательностей РНК.
Несмотря на множество применений, ПЦР имеет ограничения.Он требует знания целевой последовательности и разработки соответствующих праймеров, и он может быть подвержен ошибкам, если условия реакции не оптимизированы правильно.Однако при тщательном планировании и проведении экспериментов ПЦР остается одним из самых мощных инструментов молекулярной биологии.
Время публикации: 22 февраля 2023 г.