PCR: comprendere la reazione a catena della polimerasi

La reazione a catena della polimerasi (PCR) è un metodo di replicazione del DNA. La tecnica prende il nome dalla DNA polimerasi, l'enzima che catalizza il processo di replicazione del DNA. Kary Mullis sviluppò il metodo nel 1984 e ricevette il Premio Nobel per la Chimica nel 1993 per questo lavoro.

Applicazioni della PCR

• Le applicazioni comuni della PCR includono il DNA fingerprinting (isolamento e confronto di frammenti di DNA con dati esistenti), l'analisi di quantità minime di campione (che consente agli scienziati di ricostruire organismi estinti e figure storiche decedute) e la diagnosi di malattie (compreso il DNA virale e la ricerca sul cancro).

Componenti della PCR

• I componenti e i reagenti necessari per una reazione PCR sono: DNA genomico (il template da replicare); due primer (uno forward e uno reverse) complementari alla sequenza del template DNA; un cocktail di reazione (contenente Taq polimerasi e una soluzione tampone che fornisce un ambiente idoneo per la reazione); e il substrato per l'enzima Taq (nucleotidi che "costruiscono" i singoli filamenti).

Fasi della PCR

• Le fasi della reazione sono: Denaturazione (aumento della temperatura per separare i filamenti del template DNA); Annealing del primer (abbassamento della temperatura per favorire l'adesione delle sequenze primer libere ai filamenti di DNA template isolati); ed Estensione (la Taq polimerasi si lega al primer e utilizza nucleotidi liberi per replicare ogni filamento di DNA template isolato). Ripetendo questo processo più volte si isolano le sequenze replicate dal template DNA originale. Ogni ripetizione aumenta esponenzialmente la quantità di DNA replicato finché non se ne ottiene una quantità sufficiente per l'esperimento desiderato. Per temperature e condizioni ottimali, consultare "Designing PCR Programs" dell'Università di Yale nelle risorse.

Stadi della PCR

• La reazione può essere descritta anche in tre stadi: Amplificazione (replicazione esponenziale del DNA); Livellamento (la Taq polimerasi perde attività); e Plateau (non si produce più prodotto nella reazione corrente). Per una dimostrazione interattiva, vedere "PCR Virtual Lab" dell'Università dello Utah nelle risorse.