【蛋白研究系列专题】-18丨PCR技术的前世今生(上)

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[分子生物]

【蛋白研究系列专题】-18丨PCR技术的前世今生(上)

梦见宾 发表于 2017-5-16 17:09  
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本帖最后由 梦见宾 于 2017-5-17 17:29 编辑

   各位科研君每天穿梭于实验室,一定枯燥乏味吧!今天,和小编一起任性一回!听听小编给你讲故事。注意啦,小伙伴们搬起板凳坐好啦!小编要开始讲啦!
故事还得从我们熟悉的PCR开始~~~
    PCR (Polymerase Chain Reaction),聚合酶链式反应,取名效法“原子核裂变链式反应”。首先将待扩增DNA模板加热变性解链;随之冷却至某一温度时,引物与待扩增模板序列发生退火结合;再将温度升高使退火引物在DNA聚合酶作用下得以延伸。其“链式”的含义在于,下一个反应循环(Cycle)使用的模板为上一个循环中的产物,故待扩增的DNA片段在链式反应中以2^n的几何级数增长。
    虽然PCR的基本原理非常简单,但是其中隐藏了很多的有趣故事。让我们先从PCR发明的历史开始说起,聊一聊我们最熟悉也最陌生的PCR吧!究竟是哪一个大教授发明了PCR呢?对!就是当时的这个帅小伙,凯利•穆利斯(K.B.Mullis)博士!
    K.B.Mullis出生于1944年,童年时光,Mullis和兄弟姐妹们一起在农场里顽皮。此时,Mullis的生活和自然科学还没有半点关系,他的童年时代并不像其他大科学家们那样,从小就对身边的自然现象充满了兴趣。1953年,PCR技术的理论基础——DNA双螺旋模型被提出的时候,Mullis和小伙伴们还仍然在乡间开心地玩耍着呢。中学时代,Mullis来到了南卡罗莱纳的首府Columbia,开始了一点点与科学相关的活动,可居然是造火箭。使用从妈妈厨房里拿出来的糖,以及从当地药店开出来的硝酸钾,还有不知道从哪里弄来的炸药引线,Mullis就和小伙伴们在自家院子里面设计火箭。经过一次次的实验,他们的火箭尺寸越做越大,最后竟然将一直青蛙发射了出去,飞了一英里多!
   研究生阶段,Mullis来到UC Berkeley攻读生物化学博士学位,此时遗传密码刚刚被**。但是Mullis仍然对DNA并不感冒。相反,他沉浸在天体物理学的课程当中,1968年甚至还在nature上发表了一篇论文阐述自己提出的假说《时间反演的宇宙学意义(The Cosmological Significance of Time Reversal)》。就是这篇文章帮助他“顺利”通过博资考核。(这样的经历估计放在现在国内的大学里,肯定被老板找去谈话不知道多少次了吧!)
   毕业之后,Mullis辗转过几个城市,更换过几个不同的工作(写写科幻小说啦,杀杀老鼠啦……)。到了1979年,他才找到了一份固定的工作,在Cetus生物技术公司负责DNA合成工作,为公司里其他部门的研究提供20nt左右长短的DNA段片段。此时的他已经已经35岁了(看来都是大器晚成啊!),Mullis才和DNA发生了联系。
   由于自己的工作比较清闲,于是他开始帮隔壁实验室的人思考如何检测基因组中的单碱基突变。对于这个课题,Mullis曾提出一个叫做“oligomer restriction”的方法,非常类似于Sanger测序的原理:将一个DNA短片段结合在待测碱基的上游,随后利用放射标记的双脱氧核糖核苷三磷酸(ddNTP)为原料,在体外进行DNA复制。由于ddNTP的特性,DNA复制会停在ddNTP结合的位置。接下来只需要依次放射标记四种ddNTP,再通过跑胶观察就可以得知待测位点的碱基是什么了。Mullis对于这一问题的思考堪称“伟大的思考”,因为想法演化成了PCR技术,同时与1980年获诺贝尔奖的Sanger测序有着异曲同工之妙。


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虫子个人认证 发表于 2017-5-16 17:43   显示全部楼层
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 楼主| 梦见宾 发表于 2017-5-17 17:28   显示全部楼层
一只虫子 发表于 2017-5-16 17:43
最后火箭飞到哪里了

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