TE CHNIK PCR

PCR
3. Bei 72 °C verlängert die Taq-Polymerase den Komplementärstrang = Polymerisieren.
In einem solchen Zyklus, der nur wenige Minuten
dauert, erfolgt die Verdoppelung der DNA. Wird der
Vorgang n mal wiederholt, erhält man nach n Zyklen theoretisch 2n DNA-Kopien. Das wären nach
20 Zyklen über eine Million.
TECHNIK
Im April 1983 kam Kary MULLIS bei einer Mondscheinfahrt durch die kalifornischen Berge die Idee zur
PCR (engl. polymerase chain reaction, PolymeraseKetten-Reaktion). Die Methode revolutionierte die
Molekularbiologie, und 1993 erhielt er dafür den
Nobelpreis.
Mit der PCR gelingt es, einen DNA-Abschnitt in kürzester Zeit millionenfach zu vervielfältigen. Zunächst
wird die DNA isoliert und in einen Reaktionsansatz
gebracht, der einen Puffer, Nucleotide, zwei verschiedene Primer und als Enzym eine DNA-Polymerase enthält. Diese Taq-Polymerase wurde ursprünglich aus dem in heißen Quellen lebenden Bakterium
Thermus aquaticus gewonnen. Primer sind kurze,
einzelstängige DNA-Stücke, die aus etwa 25 Nucleotiden synthetisiert werden. Die beiden Primer passen jeweils komplementär an eine ganz bestimmte
Stelle der Ziel-DNA, die vorher einzelsträngig gemacht wurde. Jeweils ein Primer bindet an einen der
beiden Komplementärstränge. Sie rahmen so den zu
vervielfältigenden DNA-Abschnitt ein. Von den Primern aus verknüpft die Taq-Polymerase die Nucleotide zu einem neuen Komplementärstrang.
Die Schritte der PCR laufen bei unterschiedlichen
Temperaturen ab. Daher wird der Reaktionsansatz
in ein programmgesteuertes Heizgerät, den Thermocycler gebracht. Die Temperaturen werden zyklisch
nacheinander wiederholt:
1. Bei 95 °C wird die doppelsträngige Ziel-DNA gespalten = Denaturieren.
2. Bei 60 °C lagern sich die beiden Primer an =
Hybridisieren.
Die vervielfältigten DNA-Stücke können nun durch
Gelelektrophorese sichtbar gemacht oder weiter verarbeitet werden. Verwendet werden sie beispielsweise bei der Sequenzierung, der Herstellung von
Gensonden oder bei der gezielten Erzeugung von
Mutationen (Mutagenese).
In der Medizin kann man mittels PCR Gewebeverträglichkeiten schnell erkennen oder Krankheitserreger aufspüren. Es können bestimmte Krebsarten
früh erkannt oder Erbkrankheiten schnell diagnostiziert werden. Der Nachweis eines HI-Virus gelingt
lange bevor eine immunologische Reaktion erfolgen
kann.
In der Paläobiologie (gr. palaios, altertümlich) wurde DNA aus Knochen des Neandertalers, aus in Dauerfrost konserviertem Mammut oder aus fossilisierten Pflanzen vervielfältigt und untersucht.
In der Kriminalbiologie spielt die PCR eine große
Rolle bei der Erstellung des genetischen Fingerabdrucks.
In der Lebensmittelanalytik werden Fremdgene in
Lebensmitteln nachgewiesen.
3’
5’
zu vervielfältigender
DNA-Abschnitt
3’
5’
3’
3’
5’
5’
Denaturieren: Schmelzen bei 95 °C
verdoppelter DNA-Abschnitt
3’
Taq-Polymerase
Primer 1
3’
Kary Mullis
Polymerisieren: Synthese der
Komplementärstränge bei 72 °C
Primer 2
5’
Hybridisieren: Anlagern
der Primer bei 60 °C
5’
Gentechnik
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