Vad är PCR?
Polymeraskedjereaktionen (PCR) är en metod för att replikera DNA, det vill säga att skapa ett stort antal kopior av en specifik DNA-sekvens. Metoden har fått sitt namn efter enzymet DNA-polymeras, som katalyserar processen då DNA kopieras. Tekniken utvecklades av Kary Mullis år 1984, och hans banbrytande arbete belönades med Nobelpriset i kemi 1993.
Användningsområden för PCR
PCR används idag inom en rad olika områden, både inom forskningen och inom vården. Några av de vanligaste tillämpningarna är:
- DNA-fingeravtryck: DNA-fragment isoleras och jämförs mot befintliga databaser, exempelvis inom kriminalteknik och släktskapsanalys.
- Analys av extremt små provmängder: Tekniken gör det möjligt för forskare att studera spårmaterial, rekonstruera utdöda organismer och undersöka historiska personer.
- Sjukdomsdiagnostik: PCR används för att påvisa viralt DNA samt inom cancerforskning och andra medicinska analyser.
Komponenter i en PCR-reaktion
För att en PCR-reaktion ska kunna genomföras krävs följande komponenter och reagens:
- Genomiskt DNA – mallen som ska replikeras.
- Två primrar – en framåtriktad och en bakåtriktad, vilka är komplementära till DNA-mallens sekvens.
- Reaktionscocktail – innehåller Taq-polymeras samt en buffertlösning som skapar en livskraftig miljö för reaktionen.
- Substrat – nukleotider som fungerar som byggstenar när de enskilda strängarna byggs upp av Taq-enzymet.
PCR-reaktionens tre steg
Reaktionen består av tre huvudsteg som upprepas i cykler:
- Denaturering: Temperaturen höjs så att DNA-mallens två strängar separerar från varandra.
- Annealing (primerns fastsättning): Temperaturen sänks, vilket gör att de fria primersekvenserna kan fästa vid de separerade DNA-strängarna.
- Förlängning (extension): Taq-polymeraset fäster vid primrarna och använder fria nukleotider för att replikera varje isolerad DNA-mallsträng.
Genom att upprepa processen flera gånger separeras varje replikerad sekvens från sin ursprungliga mall. Varje repetition ökar mängden replikerat DNA exponentiellt, tills det finns tillräckligt mycket material för den aktuella studien. För optimal temperatur och andra reaktionsförhållanden kan Yale Universitys guide "Designing PCR Programs" vara en bra resurs.
PCR-reaktionens faser
Utöver de tre stegen kan reaktionen även beskrivas i tre övergripande faser:
- Amplifieringsfas: DNA replikeras exponentiellt och mängden produkt ökar snabbt.
- Avplanering: Taq-polymeraset gradvis förlorar sin aktivitet och tillväxten bromsar in.
- Platåfas: Ingen ytterligare produkt kan längre bildas under den pågående reaktionen.
Vill du se reaktionen i praktiken erbjuder University of Utah en interaktiv demonstration via deras "PCR Virtual Lab", där processen kan utforskas steg för steg.
