Qu'est-ce qu'une réaction en chaîne par polymérase?
La réaction en chaîne par polymérase (PCR) utilise des enzymes pour répliquer en masse une partie d'un volet d'acide désoxyribonucléique (ADN) pour une analyse plus facile, comme la recherche de gènes d'intérêt. Comme la réaction en chaîne nucléaire, la réaction en chaîne par polymérase est un processus exponentiel qui se déroule tant que les matières premières pour soutenir la réaction sont disponibles. Contrairement à la réplication de l'ADN dans le monde naturel, la réaction en chaîne de la polymérase ne peut reproduire que des morceaux d'ADN assez petits, avec un plafond supérieur d'environ 2 à 3 paires de bases (KB). Une réaction en chaîne en polymérase utilise des enzymes inanimées pour réaliser son effet de réplication, la distinguant des autres approches de copie qui utilisent des organismes actifs.
Une réaction en chaîne de polymérase moderne nécessite six composants de base pour fonctionner: le segment d'ADN est copié, les amorces pour délimiter le segment, la polymérase Taq, et la copiation, la copiation, les nucléotides ADN, pour servir de l'alimentation, de la chimie, et de la copie, des nucléotides ADN pour servir pour se nourrir, AIMMERASE pour faire un copiant, un nucléotide ADNA pour être alimenté, AIMMERAS Machine appelée Thermal Cycler. LeThermal Cycler contient souvent plusieurs tubes à essai avec plusieurs réactions en chaîne par polymérase, chacune contenant 15 à 100 microlitres, valeurs juste sous un millimètre cube d'eau. Une centaine de nanogrammes de base d'ADN sont utilisés.
Taq Polymérase, l'ingrédient clé pour une réaction en chaîne par polymérase, est extrait d'une bactérie thermique vivant par le ventilateur thermique, Thermus aquaticus . Cela fonctionne bien pour la copie, mais pas parfaitement, pour faire une erreur environ une fois tous les 8 millions de paires de bases. Avant la Taq polymérase, d'autres polymérases ont été utilisées, mais beaucoup d'entre elles sont tombées en panne aux températures nécessaires pour que la réaction commence. Le cycle de chauffage est compliqué, mais comprend des températures qui allant brièvement presque jusqu'au point d'ébullition, donc la durabilité de la polymérase est essentielle.
Les étapes de base de la réaction en chaîne par polymérase sont les suivantes. Tous les ingrédients sont mélangés dans unpetit flacon, généralement avec un volume de 200 microgrammes. Le mélange est chauffé à un point d'ébullition proche pour briser les liaisons hydrogène dans l'ADN britannique en couple, créant des brins uniques susceptibles de copier. C'est ce qu'on appelle dénaturation . Plus le brin est copié, plus le processus de dénaturation dure longtemps.
L'étape suivante de la réaction en chaîne par polymérase est appelée recuit . Les amorces, qui sont fabriquées sur mesure, les brins d'ADN courts, sont conçues spécifiquement pour se lier aux sites au début et à la fin du segment à copier. Si les amorces sont mal conçues ou si la température à ce stade est erronée, l'amorce se liera au hasard à l'ADN, ce qui entraîne la mauvaise copie du segment. La plupart des amorces fondent à environ les deux tiers du chemin vers l'ébullition, et le recuit, un processus de 1 à 2 minutes, se déroule à quelques degrés en dessous.
Les dernières étapes de la réaction en chaîne par polymérase sont appelées extension et extension finale . C'est whavant la magie. La polymérase copie rapidement le segment d'ADN, créant des millions et des millions d'exemplaires en quelques minutes. Habituellement, un cycle se compose de toutes les étapes précédentes, répétées environ vingt ou trente fois.
Le résultat est un tas d'ADN copié. Les réactions en chaîne en polymérase ont une variété d'utilisations, y compris les tests de paternité, la détermination de la présence ou de l'absence d'un défaut génétique ou de l'ADN viral, en clonant un gène, en introduisant des mutations spécifiques, en analysant l'ADN des espèces ou des morts éteints, des «empreintes digitales génétiques» sur la scène du crime, et plus.