Polymerase-Ketten-Reaktion (PCR)

Polymerase Kettenreaktion


Die Polymerase Kettenreaktion (PCR) wurde von Kary Mullis 1983 erfunden. Die Methode dient der gezielten Vervielfältigung von bestimmten DNA Fragmenten.

Für eine PCR-Reaktion benötigt man die zu amplifizierende DNA, die vier Nukleotide Adenin, Cytosin, Guanin und Thymin, Oligonukleotide, Puffer und eine thermostabile DNA-Polymerase. Die Oligonukleotide flankieren das zu erzeugende PCR-Produkt und bestimmen somit seine Größe.

Die PCR-Reaktion erfolgt in 30-40 aufeinander folgenden Zyklen, die jeweils drei Temperaturschritte in einem sog. PCR-Cycler durchlaufen:

  • Durch die Denaturierung der DNA bei 95°C wird die doppelsträngige DNA einzelsträngig.
  • Bei dem sog. Annealing können die Sequenz spezifischen Oligonukleotide bei einer Temperatur von 50-65°C an die einzelsträngige DNA binden und der Polymerase als Startpunkt dienen.
  • Bei 72°C besitzt die DNA-Polymerase ihr Temperaturoptimum und verlängert die Oligonukleotide komplementär zur einzelsträngigen DNA Sequenz. Diesen Schritt bezeichnet man als Elongation.

Mit jedem Zyklus verdoppelt sich die Anzahl des PCR-Produktes, bis letztendlich aus einem DNA-Molekül ca. 1 Milliarde Amplifikate entstanden sind. Ein PCR-Lauf dauert 1-3 Stunden, je nach Komplexitätsgrad der PCR und Länge des Amplifikats.

Die Methode ist stabil, robust und ermöglicht kleinste DNA-Ausgangsmengen für die Diagnostik verwendbar zu machen. Dies bürgt gleichzeitig die Gefahr von Kontaminationen. Durch die Einhaltung des so genannten Dreiraum-Prinzips und durch geübtes Personal lassen sich Kontaminationen allerdings gut vermeiden.