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Praktikum 5: Inverse PCR - Deletion von Genabschnitten

Eine neue Idee und ihre Anwendung

Die Entdeckung der Polymerase-Kettenreaktion, kurz PCR genannt, ist aus der Medizin, der Molekularbiologie oder der Genetik nicht mehr wegzudenken. Anstatt mühsam kleinste Mengen an Erbgut aus einer Zelle zu isolieren, wird genetisches Material heute schnell, automatisiert und in beliebiger Menge im Reagenzglas vervielfältigt.

Unbehandeltes Element person im blocktype-Mode.

One Friday night I was driving, as was my custom, from Berkeley up to Mendocino where I had a cabin far away from everything off in the woods. My girlfriend, Jennifer Barnett, was asleep. I was thinking. Since oligonucleotides were not that hard to make anymore, wouldn't it be simple enough to put two of them into the reaction instead of only one such that one of them would bind to the upper strand and the other to the lower strand with their three prime ends adjacent to the opposing bases of the base pair in question. If one were made longer than the other then their single base extension products could be separated on a gel from each other and one could act as a control for the other. I was going to have to separate them on a gel anyway from the large excess of radioactive nucleoside triphosphate. ... It was about to lead me to PCR.

Aus dem Nobelvortrag von am 8.12.1993.

Kary B. Mullis, ein ebenso genialer wie leicht exzentrischer Wissenschaftler, nahm 1983 eine alte Idee des norwegischen Postdocs Kjell Kleppe (damals im Labor von H.G. Khorana) wieder auf: DNA durch zwei flankierende Primer zu vervielfältigen. Mullis entwickelte basierend auf dieser Idee ein völlig neuartiges DNA-Syntheseverfahren, bei dem die DNA durch wiederholte Verdopplung in mehreren Zyklen mit Hilfe eines Enzyms, der DNA-Polymerase, immer wieder kopiert wird. Für dieses Polymerase-Kettenreaktion (engl. polymerase chain reaction, PCR) genannte Verfahren erhielt Mullis 1993 den Nobelpreis in Chemie 1993.

Abb.1
Biologische Proben in einer Mikrotiterplatte

Diese anfangs noch sehr umständliche Technologie, bei der in jedem Zyklus neu Polymerase zugegeben werden musste, vereinfachte sich entscheidend durch die Entdeckung temperaturstabiler Enzyme aus thermophilen Archebakterien. Erst durch spezielle Polymerasen wie der Taq-Polymerase aus Thermus aquaticus wurde eine Automatisierung der PCR-Prozessabläufe möglich.

Auf den folgenden Seiten werden eine Reihe von unterschiedlichen Anwendungsbereichen der PCR vorgestellt, die einen kleinen Einblick geben, wie vielfältig die Verwendungsmöglichkeiten dieser Technologie heute sind (Stand: 2012). Ob genetische Analysen in der Medizin, forensische Tests in der Pathologie, molekularbiologische oder biochemische Analytik, ohne die PCR wären viele dieser Testverfahren nicht möglich.

Weiterführende Informationen

Dossier "DNA - Von Genen, Mördern und Nobelpreisträgern"

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