Polymerázová řetězová reakce (PCR) je metoda molekulární biologie, která umožňuje detekovat malá množství deoxyribonukleové kyseliny (DNA) v biologickém materiálu, přesněji určité její fragmenty, a mnohonásobně je rozmnožit. Poté jsou identifikovány vizuálně gelovou elektroforézou. Reakce byla vyvinuta v roce 1983 K. Mullisem a je zařazena na seznam vynikajících objevů posledních let.
Jaké jsou mechanismy PCR
Celá technika je založena na schopnosti nukleových kyselin se samy replikovat, což se v tomto případě provádí uměle v laboratoři. Reprodukce DNA nemusí začínat v žádné oblasti molekuly, ale pouze v oblastech s určitou nukleotidovou sekvencí – výchozí fragmenty. Aby mohla polymerázová řetězová reakce začít, jsou potřeba primery (nebo DNA sondy). Jedná se o krátké fragmenty řetězce DNA s danou nukleotidovou sekvencí. Jsou komplementární (tj. odpovídají) výchozím oblastem DNA vzorku.
Samozřejmě, aby vytvořili primery, musí vědci studovat nukleotidovou sekvenci nukleové kyseliny, která je součástí této techniky. Právě tyto DNA sondy poskytují specifičnost reakce a její iniciaci. Polymerázová řetězová reakce neproběhne, pokud se ve vzorku nenajde alespoň jedna molekula požadované DNA. Obecně jsou výše uvedené primery, sada nukleotidů, tepelně odolná DNA polymeráza nezbytná k tomu, aby reakce proběhla. Posledně jmenovaný je enzym – katalyzátor pro syntézu nových molekul nukleových kyselin na základě vzorku. Všechny tyto látky včetně biologického materiálu, ve kterém je nutné detekovat DNA, se spojí do reakční směsi (roztoku). Je umístěn ve speciálním termostatu, který po danou dobu – cyklus – provádí velmi rychlý ohřev a ochlazení. Obvykle je jich 30–50.
Jak tato reakce funguje
Jeho podstata spočívá v tom, že během jednoho cyklu jsou primery připojeny k požadovaným úsekům DNA, načež dochází k jejímu zdvojení působením enzymu. Na základě výsledných řetězců DNA jsou v následujících cyklech syntetizovány nové a nové identické fragmenty molekuly.
Polymerázová řetězová reakce probíhá sekvenčně, rozlišují se její následující fáze. První se vyznačuje zdvojnásobením množství produktu během každého cyklu ohřevu a chlazení. Ve druhé fázi se reakce zpomaluje, protože enzym je poškozen a také ztrácí aktivitu. Navíc jsou vyčerpány zásoby nukleotidů a primerů. V poslední fázi – plató – se produkty již nehromadí,protože došly reagencie.
Kde se používá
Polymerázová řetězová reakce nepochybně nachází nejširší uplatnění v medicíně a vědě. Používá se ve všeobecné i soukromé biologii, veterinární medicíně, farmacii a dokonce i ekologii. Kromě toho to dělají pro sledování kvality potravinářských výrobků a objektů životního prostředí. Polymerázová řetězová reakce se aktivně využívá ve forenzní praxi k potvrzení otcovství a identifikaci osoby. Ve forenzní vědě, stejně jako v paleontologii, je tato technika často jediným východiskem, protože pro výzkum je obvykle k dispozici velmi málo DNA. Metoda samozřejmě našla velmi široké uplatnění v praktické medicíně. Je potřeba v takových oblastech, jako je genetika, infekční onemocnění a onkologická onemocnění.
