Фрагмента ДНК

1. Денатурация. Инкубационную смесь, в которой содержится образец нужной ДНК, нагревают до температуры 90°С. При этом, в течение 15 секунд происходит разрушение слабых водородных связей между нитями ДНК, и из одной двухцепочной молекулы образуются две одноцепочные.

2. Гибридизация праймеров. Температуру снижают до 50°С. При этом происходит гибридизация цепей ДНК с праймерами. Эта стадия обычно протекает 30 секунд.

3. Полимеризация. Инкубационную смесь нагревают до температуры 70°С. При этой температуре Tag-полимераза удлиняет оба праймера с их 3’-концов. Праймеры дорастают до размеров матрицы. Этот процесс протекает в течение 90 секунд. В результате количество ДНК удваивается.

Фермент Tag- полимераза был выделен из термофильных бактерий Thermus aguaticus, отличается устойчивостью к высокой температуре. При температуре 70°С гибрид праймер ДНК не денатурирует, а Tag-полимераза способна работать с большой скоростью. За 20 циклов амплификации количество копий ДНК достигает величины 10⁶.

В последние годы удалось создать специальный прибор – амплификатор, с помощью которого все три стадии размножения ДНК производятся автоматически, что превратило процесс ПЦР-амплификации конкретной последовательности ДНК в простую задачу.

За разработку метода полимеразной цепной реакции (ПЦР) в 1993 году Кэри Мюллис был удостоен звания лауреата Нобелевской премии.

ПЦР-технологии позволили учёным без огромных временных и материальных затрат получать точные данные по структуре генов и фрагментов ДНК при наличии самого минимального количества биологического материала. Одним из важнейших применений ПЦР стала диагностика наследственных заболеваний человека, особенно на пренатальных стадиях развития при наличии малого количества ДНК из фетальных клеток.

Важным применением ПЦР-технологий стала дактилоскопия (идентификация индивидуумов), используя материал ДНК, полученный из нескольких сперматозоидов, одного волоса или бластомера, выделенного из зародыша (эмбриона) на стадии восьми зародышевых клеток. Метод ПЦР успешно используется также для направленного получения мутаций.

Генетическая инженерия