PCR, of polymerasekettingreactie, is een techniek die wordt gebruikt om DNA-sequenties te amplificeren.Het werd voor het eerst ontwikkeld in de jaren tachtig door Kary Mullis, die in 1993 voor zijn werk de Nobelprijs voor de Scheikunde ontving.PCR heeft een revolutie teweeggebracht in de moleculaire biologie, waardoor onderzoekers DNA uit kleine monsters kunnen amplificeren en in detail kunnen bestuderen.
PCR is een driestapsproces dat plaatsvindt in een thermische cycler, een machine die de temperatuur van een reactiemengsel snel kan veranderen.De drie stappen zijn denaturatie, gloeien en verlenging.
In de eerste stap, denaturatie, wordt het dubbelstrengige DNA verwarmd tot een hoge temperatuur (meestal rond de 95°C) om de waterstofbruggen te verbreken die de twee strengen bij elkaar houden.Dit resulteert in twee enkelstrengige DNA-moleculen.
In de tweede stap, het hybridiseren, wordt de temperatuur verlaagd tot ongeveer 55°C, zodat de primers kunnen hybridiseren met de complementaire sequenties op het enkelstrengige DNA.Primers zijn korte stukjes DNA die zijn ontworpen om te matchen met de sequenties van belang op het doel-DNA.
In de derde stap, verlenging, wordt de temperatuur verhoogd tot ongeveer 72°C zodat het Taq-polymerase (een type DNA-polymerase) een nieuwe DNA-streng uit de primers kan synthetiseren.Het Taq-polymerase is afgeleid van een bacterie die in warmwaterbronnen leeft en bestand is tegen de hoge temperaturen die bij PCR worden gebruikt.
Na één PCR-cyclus is het resultaat twee kopieën van de doel-DNA-sequentie.Door de drie stappen gedurende een aantal cycli (doorgaans 30-40) te herhalen, kan het aantal kopieën van de doel-DNA-sequentie exponentieel worden verhoogd.Dit betekent dat zelfs een kleine hoeveelheid uitgangs-DNA kan worden geamplificeerd om miljoenen of zelfs miljarden kopieën te produceren.
PCR heeft talloze toepassingen in onderzoek en diagnostiek.Het wordt gebruikt in de genetica om de functie van genen en mutaties te bestuderen, in het forensisch onderzoek om DNA-bewijsmateriaal te analyseren, bij de diagnose van infectieziekten om de aanwezigheid van ziekteverwekkers op te sporen, en bij prenatale diagnose om te screenen op genetische aandoeningen bij foetussen.
PCR is ook aangepast voor gebruik in een aantal variaties, zoals kwantitatieve PCR (qPCR), waarmee de hoeveelheid DNA kan worden gemeten, en reverse transcriptie-PCR (RT-PCR), die kan worden gebruikt om RNA-sequenties te amplificeren.
Ondanks de vele toepassingen heeft PCR beperkingen.Het vereist kennis van de doelsequentie en het ontwerp van geschikte primers, en het kan foutgevoelig zijn als de reactieomstandigheden niet correct zijn geoptimaliseerd.Met zorgvuldig experimenteel ontwerp en uitvoering blijft PCR echter een van de krachtigste hulpmiddelen in de moleculaire biologie.
Posttijd: 22 februari 2023