Метод полимеразной цепной реакции (ПЦР) – один из методов анализа геномной ДНК, был предложен в 1983 году американским исследователем Керри Мюллисом. В 1993 году за открытие ПЦР К. Мюллис был удостоин Нобелевской премии. С быстротой молнии метод распространился по всему миру. ПЦР используется для проведения научных и практических исследований, но, прежде всего, этот метод нашел широкое применение в области микробиологической диагностики.
ПЦР позволяет найти в исследуемом клиническом материале небольшой участок генетической информации (несколько десятков – несколько сотен пар нуклеотидов) любого организма среди огромного количества других участков и многократно размножить его. Метод ПЦР основан на принципе естественной репликации ДНК, включающем расплетение двойной спирали ДНК, расхождение нитей ДНК и комплементарное дополнение обеих (смотри схему). Репликация может начаться не в любой точке, а только в определенных стартовых блоках – коротких двунитевых участках. Суть метода заключается в том, что, маркировав такими блоками специфический только для данного вида участок ДНК, можно многократно воспроизвести (амплифицировать) именно этот участок.
Для того чтобы осуществить такой процесс в пробирке используют две генетические пробы (праймеры), которые и служат в качестве затрвки для синтеза данного участка ДНК. Необходимым условием проведения реакции является знание нуклеотидной последовательности синтезируемого участка, т.к. праймеры – это искусственно синтезированные олигонуклеотидные последовательности (15-30 нуклеотидных оснований), комплимнтарные 3/- концам амплифицируемых участков нитей ДНК. Праймеры, специфически присоединяясь к нитям ДНК, образуют двунитчатые стартовые участки.
В качестве матрицы для синтеза может быть использован любой тип ДНК. Для проведения специфической амплификации не требуется больших количеств ДНК и, в принципе, достаточно даже одной молекулы.
Успех в разработке ПЦР в значительной мере связан с использованием в качестве фермента, обеспечивающего синтез ДНК, термостабильной ДНК-полимеразы, выделенной из бактерий Thertus aquaticus, живущих в горячих источниках, и потому устойчивой к действию высоких температур.
Все циклы реакции протекают при определенной температуре, которую для каждого конкретного случая подбирают эмпирически. Быстро и точно изменять температуру реакционной смеси позволяет специальный прибор – амплификатор или термоциклер.