PCR - Grundlagen
Kurze Einführung in das Thema PCR
Die PCR (Polymerase Chain Reaction oder Polymerase-Kettenreaktion) ist eine Methode um kurze, genau definierte Teile eines DNA-Stranges im Labor zu vervielfältigen. Ihre Anwendung findet sie unter anderem bei der Erstellung genetischer Fingerabdrücke und Abstammungsgutachten, aber auch bei der Erkennung von Krankheiten des Erbgutes und bei der Klonierung von Genen.
Karl Mullis erfand die Methode 1983 und erhielt 1993 hierfür den Nobelpreis für Chemie.
Voraussetzung für die Reaktion ist das Enzym DNA-Polymerase, welches in allen Lebewesen vorkommt und zur Replikation der DNA bei der Zellteilung dient. Dieses Enzym bindet an einen einzelnen DNA-Strang und synthetisiert den komplimentären Strang. Während der PCR werden die so entstandenen Doppelstränge mittels Hitze (94-96°C) wieder voneinander getrennt und dienen als Ausgangsmaterial für den nächsten Zyklus. So kommt es zu einer exponentielle Vervielfältigung, der Kettenreaktion.
Da die DNA-Polymerase aus den meisten Organismen bei den hohen Temperaturen denaturieren, müsste das Enzym nach jedem Zyklus neu zugegeben werden. 1969 isolierten Thomas Brock und Hudson Freeze erstmals eine thermostabile DNA-Polymerase aus dem Bakterium Thermus aquaticus (Taq), die sogenannte Taq-Polymerase, die nun meist eingesetzt wird. Allerdings ist die DNA-Amplifikation mit Taq fehleranfälliger.