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PCR技術(shù)之父-凱利·穆利斯

來(lái)源:北京固望生物科技有限公司   2024年11月28日 18:08  

部分友友還是搞不清楚PCR是個(gè)什么東西,,搞不清楚為什么可以進(jìn)行基因擴(kuò)增,這一節(jié)我們就了解一下穆利斯與PCR技術(shù)的發(fā)現(xiàn)與發(fā)展,。

一,、PCR的提出和發(fā)展

      1983年春天的一個(gè)周五晚上,,穆利斯開車帶著女友前往鄉(xiāng)間度周末。在蜿蜒的鄉(xiāng)間公路上開著車,,一段DNA反復(fù)復(fù)制的景像,,在他的腦海里冒了出來(lái)。

      事實(shí)上,,DNA復(fù)制起始于DNA的解鏈,,只需要通過(guò)加熱讓雙鏈DNA變?yōu)閱捂淒NA,,然后再添加和單鏈DNA末端相結(jié)合的引物DNA,這樣就開始了復(fù)制的過(guò)程,,因此,,只需要人為的給予其一些條件,就可以讓DNA在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下由1個(gè)變?yōu)?個(gè),、2個(gè)變?yōu)?個(gè)……從而大量地復(fù)制擴(kuò)增!這些關(guān)于PCR雛形的想法讓穆利斯興奮不已,整個(gè)周末,,山間小屋的全部紙片都被他用來(lái)打草稿了,。

      1983年8月,穆利斯第一次正式地將他所設(shè)想的PCR方法原理在公司里作了展示,,但是穆利斯的設(shè)想并沒(méi)有得到大家的認(rèn)同,。

      經(jīng)過(guò)幾個(gè)技術(shù)員和穆利斯反反復(fù)復(fù)地調(diào)整實(shí)驗(yàn)條件,直到1984年11月,,他們第一次獲得了可信的結(jié)果,,接下來(lái),日裔技術(shù)員才木的加入使得PCR的結(jié)果更加干凈漂亮,,毋庸置疑!

      1986年5月舉行的“人類分子生物學(xué)”專題研討會(huì),,在這次大會(huì)中,穆利斯在很多分子生物學(xué)界專家面前第一次報(bào)道了PCR的原理和實(shí)際應(yīng)用結(jié)果,,向世人建立了其PCR發(fā)明人的印象,。

      1988年,塞凱等從溫泉中分離的一株水生嗜熱桿菌中提取到了一種耐熱DNA聚合酶,,將該來(lái)源的聚合酶用在PCR之后的結(jié)果讓大家欣喜若狂,,此酶不僅耐高溫,熱變性時(shí)不會(huì)被鈍化,,不必在每次擴(kuò)增反應(yīng)后再加新酶,,并且大大地提高了擴(kuò)增片段的特異性和效率,靈敏度也大大提高,。此酶被命名為TaqDNA多聚酶,。這也就是現(xiàn)在PCR技術(shù)所常使用的酶。

      直到后來(lái)自動(dòng)熱循環(huán)儀的發(fā)明,,實(shí)現(xiàn)了PCR的快速擴(kuò)增,、自動(dòng)化,才使得PCR廣泛地應(yīng)用起來(lái) ,。

二,、什么是PCR?

PCR技術(shù)之父-凱利·穆利斯

     1.PCR,,聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(polymerase chain reaction,,PCR),,一種體外擴(kuò)增核酸的技術(shù),。它可以在短時(shí)間內(nèi)倍增極微量DNA(理論上說(shuō)僅有一個(gè)DNA就足夠了)至十萬(wàn)或百萬(wàn)倍。

     2.PCR過(guò)程主要分為以下三個(gè)階段:

      (1)變性(Denaturation):將雙鏈DNA加熱至高溫(通常94-98℃),使其解鏈成為單鏈DNA,。(高溫使DNA雙鏈變成單鏈)

模板DNA經(jīng)加熱至95℃左右一定時(shí)間后,,使模板DNA雙鏈或經(jīng)PCR擴(kuò)增形成的雙徒DNA解離,,使之成為單鏈,,以便它與引物結(jié)合,為下輪反應(yīng)做準(zhǔn)備,。

PCR技術(shù)之父-凱利·穆利斯

(2)退火Annealing):降低溫度(通常50-65℃),使寡核苷酸引物與目標(biāo)DNA片段的互補(bǔ)序列結(jié)合,。引物的設(shè)計(jì)需要與目標(biāo)DNA片段的兩端互補(bǔ),,以確保擴(kuò)增的準(zhǔn)確性,。(低溫使引物與模板結(jié)合)


模板DNA經(jīng)加熱變性成單鏈后,溫度降至55℃左右,,引物與模板DNA單鏈的互補(bǔ)序列配對(duì)結(jié)合。
(3)延伸(Extension):升溫至適當(dāng)溫度(通常72℃),,使Taq酶在引物與目標(biāo)DNA片段結(jié)合處開始催化合成互補(bǔ)鏈,,完成DNA擴(kuò)增,。



DNA模板—引物結(jié)合物在TaqDNA聚合酶的作用下,,以dNTP為反應(yīng)原料,,靶序列為模板,按堿基配對(duì)與半保留復(fù)制原理,合成一條新的與模板DNA鏈互補(bǔ)的半保留復(fù)制鏈。


PCR技術(shù)之父-凱利·穆利斯


三、PCR的應(yīng)用

1.DNA測(cè)序:PCR擴(kuò)增可以提供足夠的DNA量進(jìn)行測(cè)序,,從而幫助人們了解DNA序列的結(jié)構(gòu)和功能,。

2.基因分型:PCR擴(kuò)增可以擴(kuò)增出目標(biāo)基因的特定片段,,從而進(jìn)行基因分型和分析。

3.基因克?。?/span>PCR擴(kuò)增可以擴(kuò)增出目標(biāo)基因的全長(zhǎng)或部分序列,,從而進(jìn)行基因克隆和表達(dá)。

4.病原體檢測(cè):PCR擴(kuò)增可以擴(kuò)增出病原體DNA的特異性序列,,從而進(jìn)行病原體檢測(cè)和診斷,。


總之,PCR技術(shù)是一種快速,、高效,、靈敏、特異的DNA擴(kuò)增技術(shù),,已經(jīng)成為現(xiàn)代生物學(xué)研究和分子診斷的必需技術(shù),。


參考文獻(xiàn)


[1] 趙家業(yè), 穆利斯與PCR技術(shù), 醫(yī)學(xué)與哲學(xué). 1994


[2] 張婷婷, 細(xì)說(shuō)PCR——生物技術(shù)海洋之一粟, 生命世界. 2007

[3]許林玉, 凱利穆利斯, 科學(xué)人物. 2019

[4]古佳玉、安成才, T-Linker PCR技術(shù), 科學(xué)前言. 2003


[5]Pai-Dhungat J,Kary Mullis-inventor of PCR.2019


注:本文轉(zhuǎn)自微生物知識(shí)庫(kù)公眾號(hào),,部分圖片源于網(wǎng)絡(luò),,如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系刪除。內(nèi)容源于教材和網(wǎng)絡(luò),僅供學(xué)習(xí),,若有商業(yè)用途,,需自行聯(lián)系作者咨詢,或獲得手冊(cè)版權(quán)方許可











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