Reakcja łańcuchowa polimerazy (PCR) i jej naukowy pokrewny, klonowanie eksprymowanych genów, to dwa przełomów biotechnologicznych lat 70. i 80., które nadal odgrywają znaczącą rolę w dążeniu do: zrozumieć chorobę. Obie te technologie molekularne dają naukowcom środki do wytwarzania większej ilości DNA na różne sposoby.
Historia
Biolog molekularny Kary Mullis zrewolucjonizował genetykę, kiedy wiosną 1983 r. wymyślił reakcję łańcuchową polimerazy (PCR), za którą otrzymał w 1993 r. Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii. Ten przełom nastąpił tuż po badaniach nad klonowaniem, które sięgają 1902 roku. Nie było większych postępów w klonowaniu do listopada 1951 roku, kiedy zespół naukowców z Filadelfii sklonował zarodek żaby. Wielki przełom nastąpił 5 lipca 1996 roku, kiedy naukowcy sklonowali jagnię „Dolly” z zamrożonej komórki sutkowej.
PCR i klonowanie
Klonowanie to po prostu tworzenie jednego żywego organizmu z drugiego, tworzenie dwóch organizmów z dokładnie takimi samymi genami. PCR umożliwia naukowcom wyprodukowanie miliardów kopii fragmentu DNA w ciągu kilku godzin. Chociaż PCR wpływa na technologię klonowania, wytwarzając duże ilości DNA, które można sklonować, PCR stoi w obliczu trudności w skażeniu, gdzie próbka z niechcianym materiałem genetycznym może być również replikowana i wytwarzać złe DNA.
Jak działa PCR
Proces PCR polega na rozbiciu DNA poprzez jego ogrzewanie, co powoduje rozwinięcie podwójnej helisy DNA na oddzielne pojedyncze nici. Po rozdzieleniu tych nici enzym zwany polimerazą DNA odczytuje sekwencję kwasu nukleinowego i wytwarza zduplikowaną nić DNA. Ten proces jest powtarzany raz za razem, podwajając ilość DNA w każdym cyklu i wykładniczo zwiększając DNA, aż zostaną utworzone miliony kopii oryginalnego DNA.
Jak działa klonowanie
Klonowanie DNA obejmuje najpierw izolację źródłowego i wektorowego DNA, a następnie użycie enzymów do cięcia tych dwóch DNA. Następnie naukowcy łączą źródłowe DNA z wektorem za pomocą enzymu ligazy DNA, który naprawia splot i tworzy pojedynczą nić DNA. To DNA jest następnie wprowadzane do komórki organizmu gospodarza, gdzie rośnie wraz z organizmem.
Aplikacje
PCR stał się standardowym narzędziem w kryminalistyce, ponieważ może namnażać bardzo małe próbki DNA do wielu testów w laboratorium kryminalistycznym. Metoda PCR stała się również przydatna dla archeologów do badania biologii ewolucyjnej różnych gatunków zwierząt, w tym próbek sprzed tysięcy lat. Technologia klonowania umożliwiła stosunkowo łatwe izolowanie fragmentów DNA zawierających geny do badania funkcji genów. Naukowcy uważają, że niezawodne klonowanie można wykorzystać do zwiększenia produktywności rolnictwa poprzez replikowanie najlepszych zwierząt i upraw, a także w celu zwiększenia dokładności badań medycznych poprzez zapewnienie zwierząt testowych, które reagują w ten sam sposób na to samo lek.