NIå MATRYCOWA

dNTP

POLIMERAZA

a

b

c

e

d

STARTER

POLIMERAZA

88 Â

WIAT

N

AUKI

Lipiec 1998

Elizabeth A. Dragon

Roche Molecular Systems

R

eakcja ∏aƒcuchowa polimerazy (PCR – polymerase chain reaction) jest
metodà naÊladujàcà naturalnà replikacj´ DNA. Po raz pierwszy techni-
ka ta zosta∏a opisana w 1985 roku i jest obecnie podstawowym narz´-

dziem badawczym, za pomocà którego z bardzo ma∏ej próbki DNA mo˝na uzy-
skaç iloÊç wystarczajàcà do badaƒ. PCR zastosowano na przyk∏ad do rozpoznania
szczàtków ofiar operacji Pustynna Burza, a tak˝e u˝ywa si´ jej do analiz prehi-
storycznego DNA, diagnozowania chorób i identyfikacji Êladów przest´pstwa
w dochodzeniach policyjnych.

DNA wyst´puje zazwyczaj w postaci dwuniciowej czàsteczki skr´conej w he-

lis´, w której poszczególne nici wzajemnie si´ uzupe∏niajà (sà komplementarne).
PCR rozpoczyna si´ od umieszczenia w probówce fragmentu DNA razem ze
starterami (krótkimi syntetycznymi odcinkami jednoniciowego DNA, specyficz-
nie wià˝àcymi si´ na jednym z koƒców ka˝dej z rozplecionych nici powielane-
go kwasu nukleinowego), trójfosforanami deoksynukleozydów (dNTP, „kloc-
kami” budujàcymi DNA), buforami i enzymem niewra˝liwym na wysokà
temperatur´ (polimerazà). Ogrzewanie takiej mieszaniny powoduje rozdziele-
nie nici „matrycowego” DNA. Potem w kolejno zmieniajàcych si´ temperatu-
rach pozosta∏e elementy spontanicznie si´ uk∏adajà, budujàc nowe nici, komple-
mentarne do oryginalnych. Pod koniec ka˝dego cyklu iloÊç DNA si´ podwaja. Gdy
zaczynasz reakcj´ z jednà czàsteczkà DNA, to po 30 cyklach (zaledwie kilka go-
dzin póêniej) uzyskasz oko∏o miliarda kopii. JeÊli zatem szukasz jednego genu po-
Êród tysi´cy, to ta gra zmienia si´ z „szukania ig∏y w stogu siana” w tworzenie
stogu z igie∏.

T∏umaczy∏

Marcin Grynberg

NAUKA W ZAPRZ¢GU

REAKCJA ¸A¡CUCHOWA POLIMERAZY

ÂLADY ZBRODNI

, takie jak kropla krwi czy

nawet jeden w∏os, mogà byç analizowane za
pomocà metody PCR.

POLIMERAZA

wyd∏u˝a

przy∏àczony starter. Wykorzystuje
ona wyst´pujàcy w Êrodowisku
reakcyjnym wolny trójfosforan
deoksynukleozydu (dNTP),
który uzupe∏ni kolejne puste
miejsce w matrycowej nici DNA.
Enzym przy∏àcza „pasujàcy” dNTP
do koƒca startera i przesuwa si´
na nast´pne miejsce.

WYK¸ADNICZY WZROST

iloÊci

syntetyzowanego DNA jest mo˝liwy

dzi´ki wykorzystaniu produktów ka˝dego

cyklu jako matryc w cyklu nast´pnym.

STEVEN SENNE

AP Photo

ILUSTRACJE: LAURIE GRACE

DO NAMNO˚ENIA DNA

niezb´dny jest jego dwuniciowy fragment

(a).

W roztworze podgrzanym do 95°C wiàzania wodorowe mi´dzy dwoma
niçmi kwasu nukleinowego p´kajà, co powoduje ich rozdzielenie (b).
Kiedy mieszanina jest nast´pnie sch∏adzana do temperatury 50–65°C,
specjalnie przygotowane startery wià˝à si´ do komplementarnych nici
w miejscach, które z dwóch stron ograniczajà powielany DNA (c).
W temperaturze 72°C polimeraza wyd∏u˝a w jednym kierunku
przy∏àczone startery, wykorzystujàc nici oryginalnego DNA
jako matryc´ (d). Produktem reakcji sà dwie nowe nici DNA,
takie same jak wyjÊciowe (e). Cykl ten trwa tylko
kilka minut i mo˝e byç powtarzany bez koƒca.