Polimeráz láncreakció
Nádori Gergely
2007/11/28 23:49
1253 megtekintés
A cikk már legalább egy éve nem frissült, az akkor még aktuális információk lehet, hogy mára elavultak.
A polimeráz láncreakció meglepően egyszerű eljárás. Jelentőségét mégsem lehet túlbecsülni. Ahogy a gőzgép alapozta meg az ipari forradalmat, a polimeráz láncreakció napjaink biológiai forradalmának kulcsfontosságú találmánya.
PCR berendezés

"Minden probléma egyszerű, ha már meg van oldva" - tartja a mondás. A polimeráz láncreakció (polymerase chain reaction, PCR) esete is ilyen. Hiába volt már ismert a 70-es évektől a DNS szerkezete és a DNS másolását végző polimeráz enzim, hiába tudták már leolvasni a kisebb nagyobb DNS-szakaszok bázissorendjét, a kinyerhető DNS mennyisége hátráltatta a kutatásokat. Kellett egy módszer, amivel a kívánt DNS-szakasz tetszőleges mennyiségben felszaporítható, de ilyet még nem ismert a tudomány. Hiába darálunk ugyanis le egy egeret és nyerjük ki belőle az összes DNS-t, az egy össze-vissza töredezett DNS halom lesz, az általunk vizsgálni kívánt gént nehezen tudjuk megtalálni benne.
Kary B. Mullis 1983-ban talált rá arra a módszerre, amivel akár egy délután alatt is milliárdszorosára növelhetjük az általunk kívánt DNS-szakasz mennyiségét. Arról, hogy miként jött a nagy ötlet és hogyan fogadták kollégái, nagyon színes és tanulságos beszámolót közölt a Tudomány hasábjain. Akit érdekel a tudományosabb megközelítés, elolvashatja az eredeti közleményt is. Mullis 1993-ban kémiai Nobel-díjat kapott.

Mullis második nagy ötlete az volt, hogy a Thermus aquaticus hőforrásokban lakó baktérium polimerázát használják fel a ciklusban. A korábban használt enzim ugyanis a melegítés hatására gyakran tönkrement és ciklusonként pótolni kellett, ami lassú és drága volt. A Thermus aquaticus azonban 90 fokos hőforrásokban szeret lubickolni, így annak meg sem kottyan a melegítés. Ezután már akárhány ciklust végig lehetett csinálni, az enzim pótlása nélkül.

A módszer igen egyszerű: van egy DNS-szakaszunk, amiből minél több másolatot szeretnénk előállítani. Ismerjük az elejét és a végét. Ezeket az ismert részeket nevezik primernek, 10-20 bázis hosszúságú szakaszokról van szó, amiket könnyedén gyártanak le nagy mennyiségben. A PCR berendezésbe betöltjük a polimeráz enzimet, sok primert (mindkét fajtából), nukleotidokat és azt a DNS-t, amiből a kívánt szakaszt felszaporítani akarjuk. A ciklus a következő:
1. A rendszert 89 fokra melegítik, ekkor szétválnak egymástól a DNS-szálak (a DNS denaturálódik)
2. A rendszert 50 fokra hűtik, ekkor a primerek a másolni kívánt szakasz két végéhez csatlakoznak
3. A rendszert 70 fokra melegítik, ekkor aktivizálódik a polimeráz, ami folytatja a primerektől a DNS másolását.
Ezután megint melegítés következik, de már négy szálunk van, amihez azután a primerek csatlakozni tudnak. Látható, hogy a növekedés exponenciális és csak a kívánt szakaszból lesz hamarosan borzasztó sok. Mivel a DNS polimeráz nagyon gyorsan dolgozik, a folyamat is gyors.

  A PCR hatása a biotechnológiában valóban összemérhető azzal, amit a gőzgép jelentett a XIX. században. A PCR segítségével váltak lehetővé a genom projektek , jött létre a genomika tudománya, kapott szerepet a biotechnológia a kriminalisztikában és a régészetben, hiszen most már egy aprócska DNS-minta is elegendő számtalan vizsgálat lefolytatásához. Nyugodtan kijelenthetjük, hogy még a töredékét sem tudjuk annak, amire a PCR használható, de máris elengedhetetlen tartozéka minden laboratóriumnak.

Csatlakozz hozzánk!

Ajánljuk

European Schoolnet Academy Ingyenes online tanfolyamok tanároknak
School Education Gateway Ingyenes tanfolyamok és sok más tanárok számára
ENABLE pilot Program iskoláknak a bullying ellen
eBiztonság Minősítés Minősítési rendszer oktatási intézményeknek