واکنش زنجیره‌ای پلیمراز
واکنش زنجیره‌ای پلیمراز که مخفف آن PCR می‌باشد، فنی در زیست‌شناسی مولکولی برای تکثیر یک نسخه منفرد یا نسخه‌های کمی از یک قطعه DNA با توالی خاص، به شمار هزار یا میلیون‌ها نسخه است. این فن ابزاری آسان و ارزان‌قیمت برای تکثیر یک تکه خاص از دی‌ان‌ای است و برای اهدافی همچون تشخیص و نظارت بر بیماری‌های ژنتیکی، شناسایی مجرمان (در زمینهٔ پزشکی قانونی) و مطالعه کارکرد یک بخش هدف از دی‌ان‌ای به‌کار می‌رود.
این فن در سال ۱۹۸۳ بوسیله کری مالیس ابداع شد. هم‌اکنون PCR یک تکنیک متداول و اغلب ضروری در آزمایشگاه‌های بالینی و آزمایشگاه‌های پژوهشی است و در موارد گوناگونی کاربرد دارد. این کاربردها شامل کلون‌کردن DNA برای توالی‌یابی، فیلوژنی بر پایه DNA، تحلیل کارکرد ژن‌ها، تشخیص بیماری‌های ارثی، شناسایی اثر انگشت ژنتیکی (مورد استفاده در علم پزشکی قانونی) و تشخیص عوامل بیماری‌زا در آزمایش‌های نوکلئیک اسید برای تشخیص بیماری‌های عفونی است. در سال ۱۹۹۳ مولیس همراه با مایکل اسمیت جایزه نوبل شیمی را برای کار روی PCR دریافت کردند.
اساس فن PCR چرخه‌های حرارتی است. این چرخه‌ها شامل چرخه‌های گرمایی و سرمایی تکراری، ذوب DNA و تکثیر آنزیمی DNA است. پرایمرها (قطعات کوتاه DNA) که دارای توالی مکمل ناحیه هدف‌اند به همراه یک DNA پلیمراز، اجزای اصلی واکنش PCR برای انتخاب و تکثیر قطعه مورد نظر را تشکیل می‌دهند. در فرایند PCR الگوی DNA به صورت لگاریتمی تکثیر می‌شود و DNA تکثیرشده خود به‌عنوان الگویی برای همانندسازی استفاده می‌شود. PCR می‌تواند به شکل گسترده‌ای برای انجام مراحل مختلف در دستکاری‌های ژنتیکی استفاده شود.
تقریباً در همه کاربردهای PCR از یک DNA پلیمراز مقاوم به حرارت مانند تک پلیمراز (آنزیمی که از باکتری "Thermus aquaticus" جداسازی شده) استفاده می‌شود. این DNA پلیمراز از یک DNAی تک‌رشته‌ای به عنوان الگو استفاده کرده و با کمک پرایمرها و با به‌کارگیری نوکلئوتیدها که بلوک‌های ساختاری DNA هستند، یک رشته DNAی جدید می‌سازد. در بیشتر روش‌های PCR از چرخه‌های حرارتی یعنی گرم و سردکردن متناوب نمونه‌های PCR بنابر مراحل دمایی مشخص استفاده می‌شود.
در مرحله نخست، دو رشتهٔ مارپیچ DNA دورشته‌ای در یک دمای بالا، در فرایندی که ذوب DNA نامیده می‌شود از یکدیگر جدا می‌شوند. در مرحله دوم، دما پایین آورده شده و و هریک از دورشته DNA به عنوان الگو عمل می‌کنند. ساخته‌شدن رشته جدید از روی الگو توسط DNA پلیمراز انجام می‌شود. پرایمرها بر اساس توالی قطعه‌ای از DNA که موردنظر ما است، طراحی می‌شوند.
PCR یک ناحیه خاص از رشته DNA هدف را تکثیر می‌کند. به‌طور معمول بیشتر روش‌های PCR این قابلیت را دارند تا قطعات DNA بین ۱/۰ و ۱۰ کیلوجفت باز (kbp) را تکثیر کنند. هرچند فنون دیگر می‌توانند قطعاتی با اندازه‌های بالاتر از ۴۰ کیلوجفت باز را نیز تکثیر کنند. مقدار تکثیر محصول به‌وسیله سوبسترای موجود در واکنش که پیشرفت واکنش را محدود می‌کند تعیین می‌شود.
یک واکنش PCR پایه‌ای نیازمند چندین جزء است. این اجزاء شامل موارد زیر است: واکنش معمولاً در حجم ۱۰ تا ۲۰۰ میکرولیتر در لوله‌های کوچک واکنش (با حجم ۲/۰–۵/۰ میلی لیتر) و در یک چرخه حرارتی انجام می‌شود. چرخه‌های حرارتی لوله‌های واکنش را به منظور فراهم کردن دمای لازم در هر مرحله سرد و گرم می‌کنند. بسیاری از چرخه‌های حرارتی پیشرفته از اثر پلتیر Peltier effect که اجازه گرم و سردکردن لوله‌های PCR را بوسیله معکوس کردن جریان الکتریکی می‌دهد؛ استفاده می‌کنند.
به‌طور کلی PCR شامل مجموعه‌ای از ۴۰–۲۰ بار تغییر دمایی تکرارشونده به نام سیکل است که هر سیکل متداولاً از دو یا سه مرحله دمایی مستقل تشکیل شده‌است. مراحل مشترک اغلب روش‌های PCR عبارت است از:
فرایندهای دناتوراسیون، اتصال و طویل شدن یک سیکل را تشکیل می‌دهند. برای تکثیر DNA هدف تا میلیون‌ها نسخه، سیکل‌های متعددی نیاز است.
به منظور بررسی میزان موفقیت PCR انجام شده از الکتروفورز بر روی ژل (به منظور جداسازی محصولات PCR و بررسی اندازه قطعات استفاده می‌شود).
در طراحی پرایمر برای واکنش PCR باید نکات خاصی در نظر گرفته شود مثلاً حتماً بخش ۳پریم از پرایمر می‌بایست مکمل بخش هدف باشد که این برای بخش ۵ پریم الزامی نمی‌باشد همچنین باید در نظر گرفته شود که دو پرایمر حداقل توالی مکمل یکدیگر را داشته باشند و توالی‌های مستعد تشکیل سنجاق سری هم در آن‌ها تا حد معمول استفاده نشود. معمولاً از گرم‌کردن و سردکردن مخلوط واکنش برای جدا شدن دو رشته DNA و چسبیدن آغازگرها یا Annealing استفاده می‌شود. در نتیجه این چرخه‌ها میلیون‌ها نسخه از قطعه کوتاهی از DNA تولید می‌شود.
1- پی سی آر ویژه آلل (Allele specific PCR (Tetra-primer ARMS PCR))
2- پی سی آر نامتقارن (Asymmetric PCR)
3- پی سی آر کلونی (Colony PCR)
4- پی سی آر دژنره (Degenerate PCR)
5- پی سی آر هات استارت (Hotstart PCR)
6- پی سی آر معکوس (Inverse PCR)
7- پی سی آر مینی پرایمر (Miniprimer PCR)
8- پی سی آر چندگانه (Multiplex PCR)
9- پی سی آر آشیانه (Nested)
10- پی سی آر تاچ داون (Touchdown)
11- پی سی آر رونویسی معکوس Reverse Transcription-PCR (RT- PCR)
12- پی سی آر AFLP
13- پی سی آر Alu
14- پی سی آر Assembly
15- پی سی آر ISSR
16- پی سی آر LATE
17- پی سی آر Long Range
18- پی سی آر Methylation-specific
19- پی سی آر rep
20- پی سی آر ARMS
21- پی سی آر Core sample
22- پی سی آر Dial-out
23- پی سی آر Digital
24- پی سی آر Droplet Digital
25- پی سی آر Ligation-mediated
26- پی سی آر Suicide
27- پی سی آر Helicase-dependent amplification
28- پی سی آر Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification
29- پی سی آر TAIL
30- پی سی آر High Fidelity
31- پی سی آر GC-Rich
32- پی سی آر Nano
33- پی سی آر فاز جامد (SP-PCR)
واکنش زنجیره پلیمراز (PCR) و مکانیسم آن. کتاب دانش سال راه رشد پروفسور سامان میسمی.
ویکی‌پدیای انگلیسی