Цепная реакция полимеризации

Такие вещественные доказательства с места преступления, как один волос или капля крови, можно проанализировать, используя цепную реакцию полимеризации. Цепная реакция полимеризации (ЦРП) является искусственным процессом, которая наследует естественный способ репликации ДНК. Впервые описана в 1985 году, ЦРП взята на вооружение как важный исследовательский инструмент, так как позволяет использовать минимальное количество генетического материала и скопировать его в достаточном для исследований количестве. ЦРП использовали для идентификации останков после операции "Буря в Пустыне", анализа доисторических ДНК, диагностики заболеваний и для помощи в осуществлении идентификаций в уголовной полиции.

ДНК чаще встречается в молекулярной форме двойной спирали, в которой каждая нить комплементарная к другой. ЦРП начинается с взятия ДНК, которая вносится в пробирку для реакций вместе с затравкой (короткие синтетические фрагменты однонитевых ДНК, которые точно подходят и расположены сбоку того участка ДНК, который должен быть размножен), трифосфат дезоксинуклеотидами (ТФдН служат блоками для построения ДНК), буферами и устойчивым к нагреванию энзимом (полимераза). Нагревание смеси разделяет ДНК, которая служит матрицей. При различных температурах компоненты смеси спонтанно самоорганизовываются строя новую нить, комплементарную матрице.

В конце каждого цикла количество ДНК удваивается. Если начинать с одной молекулы ДНК, то после 30 циклов (всего лишь через несколько часов) можем получить примерно миллиард "копий". Таким образом, если Вы ищете один ген среди тысяч, игра меняется с "искания иголки в стоге сена" на "создание копны игл".

Цепная реакция полимеризации начинается с обработки фрагмента двойной спирали ДНК, которая должна быть размножена или скопирована. В растворе, нагретом до 95°С, разрушаются водородные связи между нитями ДНК и появляются две отдельные нити. Когда смесь охлаждают до температуры 50-65°С, специально изготовленные затравочные нити ДНК комплементарно связываются с каждой из нитей, ограничивая с боков участок, которая должна копироваться. При 72°С, энзим полимераза продолжает первичную нить ДНК в одном направлении, используя матричную ДНК как образец. Конечным продуктом этого процесса являются две новые двойные нити ДНК, идентичные с оригиналом. Эта циклическая реакция длится всего несколько минут или десятки секунд и может быть повторена неограниченное число раз.

Энзим полимераза продолжает затравочную нить ДНК. Из реакционной среды он связывает свободный трифосфат дезоксинуклеотид (ТФдН), который будет комплементарным к нуклеотиду в следующей позиции, в матричной нити ДНК. Затем фермент присоединяет ТФдН до конца затравочных нитей и передвигается на следующую позицию.