Что такое ПЦР?
Это метод искусственного размножения ДНК в пробирке. ПЦР находит и амплифицирует (копирует) только строго заданный участок ДНК.
Благодаря ПЦР мы можем:
- найти преступника среди миллиарда людей (ДНК-дактилоскопия);
- поймать вирус, когда он ещё даже не начал размножаться;
- определить отцовство или родство;
- выявить генетические мутации (рак, наследственные болезни).
Как это работает?
Вся реакция проходит в маленькой пробирке в специальном приборе – термоциклере (или амплификаторе).
Один цикл ПЦР = 3 температуры:
- денатурация (95°C): ДНК – это двойная спираль; при нагреве водородные связи рвутся, и нити расходятся;
- отжиг праймеров (50-65°C): в пробирку добавлены короткие «затравки» – праймеры; это синтетические кусочки ДНК, комплементарные началу и концу нашего искомого участка; при охлаждении они прилипают (гибридизуются) строго к своим местам на каждой из двух старых нитей;
- элонгация (72°C); в дело вступает фермент Taq-полимераза; его выделили из бактерии Thermus aquaticus, живущей в горячих источниках; полимераза подхватывает свободные нуклеотиды (A, T, G, C) и достраивает вторую нить от праймера.
Итог цикла: была 1 копия ДНК – стало 2.
Затем прибор снова нагревается до 95°C, и цикл повторяется.
Количество ДНК растёт в геометрической прогрессии: 2n2n, где nn – число циклов. Через 30 циклов из одной молекулы получается ~1 миллиард копий!
Важный момент!
ПЦР работает только с ДНК. А, например, у коронавируса или гриппа в геноме – РНК. Поэтому перед реакцией делают обратную транскрипцию (ОТ-ПЦР): фермент ревертаза переписывает РНК в комплементарную ДНК (кДНК), которую дальше и размножают.
Почему ПЦР – «золотой стандарт»?
- Чувствительность: теоретически достаточно 1 копии ДНК.
- Специфичность: праймеры распознают уникальный участок.
Исторический факт
Полимеразная цепная реакция (ПЦР) была открыта в 1983 году американским биохимиком Кэри Мюллисом. Идея ПЦР в 1983 году «осенила» Кэри Муллису, когда он ехал на машине ночью по шоссе 128 в Калифорнии. В 1993 году за это открытие он получил Нобелевскую премию по химии.
Материал подготовила Пономарева К.Ю.
Для проекта #Санпросвет