PCR

© Typoform/Cecillia Billström

PCR. Opformering af DNA vha. PCR-teknik. Ved opvarmning af DNA kan man skille molekylets to strenge fra hinanden. Til de adskilte DNA-strenge tilsættes små syntetisk fremstillede DNA-stykker, som bindes til de komplementære DNA-strenge. Desuden tilsættes enzymet DNA-polymerase, som kopierer enkeltstrenget DNA til dobbeltstrenget med udgangspunkt i de tilsatte DNA-stykker. På den måde fremkommer to dobbeltstrengede DNA-molekyler ud fra det oprindelige DNA-molekyle. Forøgelsesprocessen kan gentages mange gange.

PCR, Polymerase Chain Reaction ('polymerasekædereaktion'), metode til mangfoldiggørelse (amplificering) af DNA-molekyler. Til detaljerede DNA-undersøgelser, fx analyse af baserækkefølgen i et gen (sekventering), kræves store mængder DNA. Den såkaldte opformering af DNA var før opfindelsen af PCR en tidskrævende og besværlig proces: Det pågældende DNA-stykke skulle klones, dvs. indsættes i en bakterie og mangfoldiggøres ved dennes delinger.

PCR-metodikken blev udarbejdet i 1985 af Kary Banks Mullis, som i 1993 modtog nobelprisen i kemi. Metoden bygger på, at de hydrogenbindinger, der holder de to DNA-strenge sammen, brydes ved opvarmning til ca. 90 °C. Ved hurtigt at sænke temperaturen til 40-60 °C er det muligt på de to strenge at påsætte korte, kunstigt frembragte DNA-fragmenter, såkaldte oligoer eller primere ('begyndelsesstykker'). Områderne mellem primerne udfyldes af DNA-polymerasen, idet primerne fungerer som tilhæftningssteder for polymerasen, som skal bruge en stump DNA at hægte sig på for at kunne påbegynde sin DNA-syntese. Ved gentagne gange at opvarme og nedkøle hele systemet kan man hurtigt skabe mange nye DNA-kopier; hver nydannet DNA-streng kan i næste cyklus være skabelon for dannelsen af en ny streng; i hver cyklus kan antallet af DNA-strenge således i princippet fordobles.

Tidligt i PCRs historie brugte man DNA-polymerase I fra bakterien Escherichia coli (eller et spaltningsprodukt ef polymerasen, se Hans Klenow), men denne ødelægges ved opvarmning. Siden 1987 har man især brugt en DNA-polymerase fra den varmeelskende (termofile) bakterie Thermus aquaticus, som oprindelig blev isoleret fra en varm kilde i Yellowstone Nationalparken i USA. Dens DNA-polymerase er derfor relativt modstandsdygtig over for temperaturer tæt på vands kogepunkt.

PCR har på mange måder revolutioneret molekylærbiologien, da det nu er muligt at amplificere al DNA, blot man har kendskab til områder, hvor primere kan placeres. Retsgenetikere bruger typisk ganske lidt udgangsmateriale. som fx en sæd- eller blodplet, et hår eller endda bare lidt døde hudceller. Faktisk er det at en person har været i et lokale nok til at det kan påvises vha PCR. Ud fra de med PCR fremstillede produkter, kan der fastlægges et genetisk fingeraftryk (DNA-profil), som mistænktes DNA kan sammenlignes med. Se også genteknologi.