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Réaction en chaîne par polymérase (PCR)

1983
  • Kary Mullis
Thermocycleur amplifiant l'ADN dans un laboratoire de biologie moléculaire.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

La réaction en chaîne par polymérase (PCR) est une technique de laboratoire utilisée pour amplifier un segment spécifique d'ADN, générant des millions voire des milliards de copies à partir d'un petit échantillon initial. méthode repose sur un cycle thermique, consistant en des cycles répétés de chauffage et de refroidissement pour la fusion de l'ADN, l'hybridation des amorces et la réplication enzymatique de l'ADN à l'aide d'une ADN polymérase thermostable, ce qui entraîne une amplification exponentielle.

The Polymerase Chain Reaction (PCR) is a revolutionary in vitro method for exponentially amplifying a specific target DNA sequence. Its power lies in its ability to generate billions of copies from a minute starting quantity of DNA, making it possible to analyze DNA from samples as small as a single cell. The process is driven by a series of temperature changes, or thermal cycles, managed by a machine called a thermal cycler. Each cycle consists of three core steps. First, Denaturation: the reaction mixture is heated to 94–98 °C for a short period, causing the double-stranded DNA template to separate into single strands. Second, Annealing: the temperature is lowered to 50–65 °C, allowing short, single-stranded DNA primers to bind (anneal) to their complementary sequences on the now single-stranded template DNA. These primers flank the target region to be amplified. Third, Extension: the temperature is raised to 72 °C, the optimal temperature for the key enzyme, a thermostable DNA polymerase, to work. The most commonly used is Taq polymerase, isolated from the thermophilic bacterium *Thermus aquaticus*. The polymerase binds to the primer-template complex and begins synthesizing a new complementary DNA strand, extending from the primer. This three-step cycle is repeated 20-40 times. With each cycle, the number of copies of the target DNA sequence doubles, leading to an exponential amplification, mathematically described as [latex]2^n[/latex], where n is the number of cycles. The result is a solution containing a vast quantity of the specific DNA fragment, which can then be easily visualized by gel electrophoresis or used in subsequent biologie moléculaire des applications telles que le séquençage ou le clonage.

UNESCO Nomenclature: 2406
- Biologie moléculaire

Taper

Procédé chimique

Perturbation

Révolutionnaire

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • découverte de la structure de l'ADN
  • compréhension des principes de réplication de l'ADN
  • isolement des enzymes ADN polymérase
  • découverte d'organismes thermostables et de leurs enzymes (par exemple, la Taq polymérase)
  • développement de la synthèse d'oligonucléotides pour les amorces

Applications

  • Empreintes génétiques pour la médecine légale
  • les diagnostics médicaux pour les maladies infectieuses (par ex, COVID 19)
  • tests génétiques pour les maladies héréditaires
  • clonage de gènes
  • séquençage des génomes
  • analyse phylogénétique

Brevets:

  • US4683195
  • US4683202
  • US4965188

Idées d'innovations potentielles

  • dispositifs PCR portables en temps réel pour le diagnostic des maladies au point de service
  • PCR numérique (dPCR) pour la quantification absolue des acides nucléiques
  • PCR multiplex pour la détection simultanée de plusieurs agents pathogènes
  • PCR par transcription inverse (RT-PCR) pour l'analyse de l'ARN et les études d'expression génétique
  • PCR in situ pour localiser l'ADN/ARN dans les cellules ou les tissus
  • enzymes PCR haute fidélité pour réduire les erreurs d'amplification dans le séquençage
  • protocoles PCR rapides qui complètent l'amplification en quelques minutes
  • integration of PCR with microfluidique ‘lab-on-a-chip’ systems
  • using PCR for environmental DNA (eDNA) monitoring of biodiversité
  • Tests basés sur la PCR pour l'authenticité des aliments et la détection des OGM
En rapport avec : PCR, réaction en chaîne de la polymérase, amplification de l'ADN, kary mullis, taq polymérase, cyclage thermique, médecine légale, diagnostics, clonage moléculaire, tests génétiques.

Contexte historique

Réaction en chaîne par polymérase (PCR)

1973
1975
1979
1983
1988
1990
1990
1970
1975
1977
1983
1987
1990
1990
1990

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

10e année anniversaire

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