Tindak balas berantai polimerase

Tindak balas berantai polimeras (PCR) ialah satu kaedah yang banyak digunakan dalam biologi molekular untuk membuat banyak salinan segmen DNA tertentu. Menggunakan PCR, satu salinan (atau lebih) daripada urutan DNA secara eksponen diperkuatkan untuk menjanakan ribuan hingga berjuta-juta salinan lebih banyak segmen DNA tertentu itu. PCR kini merupakan teknik yang biasa dan sering diperlukan dalam makmal perubatan dan penyelidikan makmal klinikal untuk pelbagai aplikasi termasuk penyelidikan biomedikal dan forensik jenayah.^[1]^[2] PCR telah dibangunkan oleh Kary Mullis^[3] pada tahun 1983 semasa beliau menjadi pekerja Perbadanan Cetus. Beliau dianugerahkan Hadiah Nobel dalam Kimia pada tahun 1993 (bersama-sama dengan Michael Smith) atas tugasnya dalam membangunkan kaedah itu.

Kebanyakan kaedah PCR bergantung pada kitaran terma. Kitaran haba mendedahkan reaktan kepada kitaran berulang pemanasan dan penyejukan untuk membenarkan tindak balas yang bergantung kepada suhu yang berbeza-khusus, DNA mencairkan dan replikasi DNA yang dipacu oleh enzim. PCR menggunakan dua reagen utama - primer (yang merupakan serpihan DNA serpihan pendek yang dikenali sebagai oligonukleotida yang merupakan urutan komplementer ke rantau DNA sasaran) dan polimerase DNA . Dalam langkah pertama PCR, dua helai helix double DNA dipisahkan secara fizikal pada suhu tinggi dalam proses yang dikenali sebagai pencairan DNA. Dalam langkah kedua, suhu diturunkan dan primers mengikat kepada urutan DNA pelengkap. Kedua-dua helai DNA kemudian menjadi templat untuk polimeras DNA untuk memasang sehelai DNA baru secara enzim dari nukleotida bebas, blok bangunan DNA. Apabila PCR berkembang, DNA yang dijana sendiri digunakan sebagai templat untuk replikasi, menetapkan gerakan reaksi berantai di mana templat DNA asli secara eksponen diperkuat.

Hampir semua aplikasi PCR menggunakan polimeras DNA yang stabil-panas, seperti polimeras Taq, enzim yang mula-mula terasing dari bakteria termofili Thermus aquaticus. Jika polimeras yang digunakan mudah terdedah, ia akan dinamakan di bawah suhu tinggi denaturasi. Sebelum penggunaan polimer Taq, polimeras DNA perlu ditambah secara manual setiap kitaran, yang merupakan proses yang membosankan dan mahal.^[4]

Aplikasi teknik termasuk pengklonan DNA untuk penjujukan, pengklonan dan manipulasi gen, mutagenesis gen; pembinaan filogeni berasaskan DNA, atau analisis fungsian gen; diagnosis dan pemantauan penyakit keturunan; penguatan DNA purba;^[5] analisis cap jari genetik untuk memprofil DNA (contohnya, dalam sains forensik dan ujian keturunan); dan pengesanan patogen dalam ujian asid nukleik untuk diagnosis penyakit berjangkit.

Rujukan

^ Saiki, R.; Scharf, S.; Faloona, F.; Mullis, K.; Horn, G.; Erlich, H.; Arnheim, N. (1985). "Enzymatic amplification of beta-globin genomic sequences and restriction site analysis for diagnosis of sickle cell anemia". Science. 230 (4732): 1350–1354. doi:10.1126/science.2999980. PMID 2999980.
^ Saiki, R.; Gelfand, D.; Stoffel, S.; Scharf, S.; Higuchi, R.; Horn, G.; Mullis, K.; Erlich, H. (1988). "Primer-directed enzymatic amplification of DNA with a thermostable DNA polymerase". Science. 239 (4839): 487–491. doi:10.1126/science.2448875. PMID 2448875.
^ Bartlett, J. M. S.; Stirling, D. (2003). "A Short History of the Polymerase Chain Reaction". PCR Protocols. Methods in Molecular Biology. 226 (ed. 2nd). m/s. 3–6. doi:10.1385/1-59259-384-4:3. ISBN 978-1-59259-384-2. PMID 12958470.
^ Angela R. Porta, & Edward Enners. (2012). Determining Annealing Temperatures for Polymerase Chain Reaction. The American Biology Teacher, 74(4), 256-260. doi:10.1525/abt.2012.74.4.9
^ J., Ninfa, Alexander; P., Ballou, David (2004). Fundamental laboratory approaches for biochemistry and biotechnology. Wiley. ISBN 978-1891786006. OCLC 633862582.

Pautan luar

PCR Animation maxanim.com
OpenPCR Open-source PCR thermalcycler project
US Patent for PCR
Step-through animation of PCR – Cold Spring Harbor Laboratory
OpenWetWare
What is PCR plateau effect? YouTube tutorial video
GeneWarrior Online PCR Primer design tool
History of the Polymerase Chain Reaction from the Smithsonian Institution Archives
Computer exercise. Design of PCR and PCR-RFLP experiments

[Saiki1-1] Saiki, R.; Scharf, S.; Faloona, F.; Mullis, K.; Horn, G.; Erlich, H.; Arnheim, N. (1985). "Enzymatic amplification of beta-globin genomic sequences and restriction site analysis for diagnosis of sickle cell anemia". Science. 230 (4732): 1350–1354. doi:10.1126/science.2999980. PMID 2999980.

[Saiki2-2] Saiki, R.; Gelfand, D.; Stoffel, S.; Scharf, S.; Higuchi, R.; Horn, G.; Mullis, K.; Erlich, H. (1988). "Primer-directed enzymatic amplification of DNA with a thermostable DNA polymerase". Science. 239 (4839): 487–491. doi:10.1126/science.2448875. PMID 2448875.

[Bartlett_&_Stirling-3] Bartlett, J. M. S.; Stirling, D. (2003). "A Short History of the Polymerase Chain Reaction". PCR Protocols. Methods in Molecular Biology. 226 (ed. 2nd). m/s. 3–6. doi:10.1385/1-59259-384-4:3. ISBN 978-1-59259-384-2. PMID 12958470.

[4] Angela R. Porta, & Edward Enners. (2012). Determining Annealing Temperatures for Polymerase Chain Reaction. The American Biology Teacher, 74(4), 256-260. doi:10.1525/abt.2012.74.4.9

[5] J., Ninfa, Alexander; P., Ballou, David (2004). Fundamental laboratory approaches for biochemistry and biotechnology. Wiley. ISBN 978-1891786006. OCLC 633862582.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]