PCR is een techniek om korte stukken DNA heel vaak te kopiëren. Met al die kopieën kun je het genetisch materiaal van (micro)-organismen bestuderen. Onderzoekers gebruiken PCR vaak om microben te identificeren: een soort Crime Scene Investigation op microniveau.
PCR is een techniek om korte stukken DNA heel vaak te kopiëren. Met al die kopieën kun je het genetisch materiaal van (micro)-organismen bestuderen. Onderzoekers gebruiken PCR vaak om microben te identificeren: een soort Crime Scene Investigation op microniveau.
Kopiëren om te vermeerderen
Alle levende organismen hebben genetisch materiaal: DNA. Microben, zoals bacteriën en gisten, zijn heel klein en hebben daardoor maar een kleine hoeveelheid DNA. In die kleine hoeveelheid zit een hoop informatie verstopt. Net als mensen hebben microben ook genen, die samen de instructies vormen voor alle processen in een cel. Om het DNA te kunnen bestuderen en ontcijferen hebben we er een bepaalde hoeveelheid van nodig. Hier komt PCR om de hoek kijken. Met behulp van een kettingreactie op moleculaire schaal (PCR staat voluit voor Polymerase Chain Reaction) wordt een bepaald stukje DNA heel vaak gekopieerd. Hiermee maakt een onderzoeker zo veel kopieën van dat stukje DNA dat hij of zij er analyses mee kan uitvoeren.
Snelcursus DNA
De dubbele helixvorm van DNA is bij veel mensen wel bekend: het ziet er uit als een soort gedraaide touwladder. Maar laten we eens wat verder inzoomen op de structuur van DNA. DNA bestaat uit twee strengen, zeg maar de linker- en de rechterkant van de ladder. Een enkele DNA-streng, zegge de linker, is opgebouwd uit bouwblokken (nucleotiden). Er is keuze uit maar liefst vier soorten bouwblokken: Adenine (A), Cytosine (C), Guanine (G) en Thymine (T). Elk van deze nucleotiden vormt een nieuwe trede op de halve ladder. Dan hebben we de rechter DNA-streng. Die is precies tegenovergesteld aan de linker. Een Adenine past namelijk goed aan Thymine, en een Cytosine aan een Guanine. Zo vind je altijd rechts een T waar links een A zit, en rechts een G waar links een C zit. De dubbele helix bestaat dus uit twee strengen met daarop complementaire informatie: als je weet hoe de linker streng er uit ziet, weet je ook hoe de rechter streng er uit zal zien.
Wat heb je nodig?
Net als bij een recept, heb je een aantal dingen nodig om een PCR reactie uit te voeren. Allereerst het stukje DNA dat gekopieerd moet worden, het origineel. Dat wordt het template genoemd. Verder heb je heel veel bouwblokken (nucleotiden) nodig om de nieuwe DNA-streng op te bouwen. Ook is er een zogeheten primer nodig. Een primer is een klein stukje enkelstreng DNA dat een beginnetje maakt aan de reactie. Door zorgvuldig een primer te kiezen, kunnen wetenschappers precies dat stukje DNA kopiëren wat ze nodig hebben. Ten slotte is er een belangrijk enzym nodig, dat Taq-polymerase heet. Dit enzym plakt één voor één de juiste bouwblokken A, C, G of T aan de nieuwe streng totdat het hele stuk template DNA gekopieerd is.
Kopiëren maar!
Het hele PCR-proces is op te delen in drie stappen met ingewikkelde namen; denaturatie, hybridisatie en elongatie. Tijdens de denaturatie-stap wordt de dubbele DNA-helix gesplitst tot twee enkele strengen. Dit gebeurt door verhitting tot een temperatuur van 90–95°C. Hierna wordt de temperatuur verlaagd tot 50–60°C. Op deze temperatuur binden de primers zich aan het enkelstrengs DNA, maar alleen daar waar ze passen. Dit word hybridisatie genoemd. Vervolgens begint Taq-polymerase het DNA aan te vullen vanaf de primer met losse nucleotiden: elongatie. Na deze drie stappen heb je twee DNA-helixen, die elk uit een nieuwe en een oude enkele streng DNA bestaan. Hierdoor wordt de hoeveelheid DNA in een klap verdubbeld. Als je de reactie herhaalt, wordt de hoeveelheid DNA exponentieel vermeerderd. Dertig herhalingen is vrij gebruikelijk. Je zit dan al gauw op 1 miljard kopietjes!
