PCR – Medizinisches Glossar
PCR ist eine Abkürzung für den Begriff Polymerase Chain
Reaction, zu Deutsch Polymerase-Kettenreaktion. Hierbei handelt es sich um eine
Methode, die die Erbsubstanz DNA innerhalb einer kontrollierten künstlichen
Umgebung vervielfältigt. Genutzt wird zu diesem Zweck ein bestimmtes Enzym, die
DNA-Polymerase. Dieses enzymabhängige Verfahren ermöglicht es, dass bestimmte
Gen-Sequenzen innerhalb einer DNA-Kette vervielfältigt werden können.
Wichtige Methode in der Forschung
Die PCR findet heutzutage in vielerlei Hinsicht Verwendung
und wird vornehmlich in biologischen und medizinischen Laboratorien eingesetzt.
Unter anderem wird sie dafür genutzt, um Erbkrankheiten und Virusinfektionen zu
erkennen, ebenso kommt sie aber auch beim Erstellen und Überprüfen von
genetischen Fingerabdrücken zum Einsatz. Tatsächlich gilt die PCR heute als
eine der wichtigsten Methoden der modernen Molekularbiologie und war für
etliche wissenschaftliche Fortschritte ein unverzichtbarer Bestandteil.
Das Verfahren
Üblicherweise erfolgt die PCR in vier Schritten, die
apparativ in einem Therocycler durchgeführt werden. Begonnen wird dabei mit der
Denaturierung, bei der die DNA durch eine Erwärmung des Versuchs-Assays auf
96°C denaturiert. Die Wasserstoffbrücken der beiden Ketten der zu
vervielfältigenden DNA werden so gespalten, wodurch die Nukleinsäure
einzelsträngig vorliegt. Ist der Versuchsansatz abgekühlt auf etwa 70°C, so
binden die Primer jeweils an das 3‘-Ende der Gensequenz. Die Polymerase
synthetisiert nun vom Primer aus in 5′-3′-Richtung den komplementären Strang,
wodurch Ketten variabler Länge entstehen. Diese somit neu entstandenen Ketten
werden abermals auf 96°C erhitzt und geschmolzen, wodurch eine weitere
Anlagerung von Primern ermöglicht wird. Die Polymerase kann an allen
einzelsträngigen DNA-Molekülen erneut ansetzen und Doppelstränge
synthetisieren, sodass nur an der ursprünglichen DNA wieder Fragmente mit
zufälligen Längen entstehen – bei den synthetisierten Nukleinsäuren endet die
Polymerisation des Gegenstranges hingegen am Beginn des ursprünglichen Primers.
Dieser Ablauf des Schmelzens, Bindens und der Synthese kann so oft wiederholt
werden, bis die gewünschte DNA-Menge hergestellt ist.