Mengapa Magnesium Klorida Digunakan dalam PCR?

Ketika penyelidik TKP atau dokter memperoleh sampel DNA, seringkali tidak tersedia cukup DNA untuk menganalisisnya dengan benar. Untuk mensimulasikan proses replikasi DNA tubuh sendiri, para ilmuwan mengembangkan proses yang disebut PCR yang dapat bertindak seperti mesin Xerox dan membuat salinan demi salinan sampel DNA. Ada banyak komponen reaksi PCR, dan magnesium klorida adalah salah satu yang paling vital.

TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)

Magnesium bertindak seperti katalis dalam reaksi PCR -- enzim yang diperlukan untuk mereplikasi DNA membutuhkan magnesium untuk berfungsi, dan reaksi PCR tidak akan bekerja tanpa magnesium dalam campurannya.

Reaksi berantai polimerase (PCR) dikembangkan untuk meniru cara alami mereplikasi DNA. DNA adalah urutan berulang nukleotida, dan setiap nukleotida mengandung tiga bagian. Tulang punggung DNA adalah unit gula dan fosfat yang berulang, dan setiap gula memiliki basa nitrogen yang melekat padanya. Ada empat basa nitrogen; guanin, sitosin, adenin, dan timin. DNA terdiri dari dua untai gula fosfat berjalan sejajar satu sama lain dengan dua basa nitrogen bergabung di antara setiap dua gula. Ketika DNA bereplikasi di dalam tubuh, enzim yang disebut helikase memecah ikatan antara basa nitrogen. Enzim kedua, DNA polimerase, menempelkan nukleotida baru menggantikan yang lama. Akhirnya, enzim ketiga yang disebut DNA ligase bergabung kembali dengan molekul baru.

Beberapa perubahan harus dilakukan untuk mereplikasi DNA dalam reaksi laboratorium. Di tempat helikase, reaksi PCR hanya menggunakan panas untuk memutuskan ikatan antara basa nitrogen. DNA polimerase manusia tidak cukup stabil untuk menahan suhu ini. Sebuah molekul serupa yang disebut Taq polimerase, atau polimerase termostabil, digunakan sebagai gantinya, karena dapat menahan kebutuhan panas PCR. Selain itu, reaksi PCR membutuhkan nukleotida bebas, buffer, dan magnesium.

Magnesium klorida adalah metode yang disukai untuk menambahkan magnesium ke percobaan PCR. Polimerase termostabil membutuhkan kehadiran magnesium untuk bertindak sebagai kofaktor selama proses reaksi. Perannya mirip dengan katalis: magnesium tidak benar-benar dikonsumsi dalam reaksi, tetapi reaksi tidak dapat berlangsung tanpa kehadiran magnesium.

Semakin banyak magnesium yang ditambahkan ke reaksi PCR, semakin cepat reaksi akan berlangsung. Namun, itu belum tentu merupakan hal yang baik. Jika terlalu banyak magnesium yang ada, DNA polimerase akan bekerja terlalu cepat dan sering membuat kesalahan dalam proses penyalinan. Ini akan menghasilkan banyak untaian DNA yang berbeda yang tidak selalu mewakili sampel asli yang diberikan.

Jika magnesium dalam persediaan terbatas dalam suatu reaksi, itu tidak akan berjalan secepat yang seharusnya jika sama sekali. Anda dapat mencoba menjalankan PCR 40 siklus tetapi tidak mendapatkan jumlah salinan yang Anda inginkan. Setiap siklus PCR menggandakan jumlah DNA dalam tabung reaksi secara eksponensial. Jadi saat Anda memulai dengan jumlah kecil, pada akhirnya Anda mendapatkan berkali-kali lipat dari jumlah awal itu. Jika tidak ada cukup magnesium, beberapa DNA polimerase tidak akan diaktifkan dan tidak akan bekerja. Namun, panas akan memisahkan DNA yang sudah ada dan tidak akan bergabung kembali. Oleh karena itu, seluruh percobaan dapat gagal jika tidak ada cukup magnesium.