중합효소 연쇄반응(polymerase chain reaction, PCR)

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중합효소 연쇄반응(polymerase chain reaction, PCR)은 DNA서열을 지수적으로 증식하는 데 있어서 예외적으로 간단하고도 효과적인 방법이다. 한 개의 DNA 분자로 시작하여 PCR을 써서 1천억 개의 복사를 한나절에 할 수 있다. 이 반응은 매우 수행하기가 쉽다. 미량의 표적 DNA(피코그람이면 충분) 시료, 새 DNA를 구성하기 위한 뉴클레오타이드 삼인산 시약, 반응을 촉매화하는 DNA 중합효소, 그리고 반응온도를 통제하고 반응을 자동으로 반복시키는 열순환기라고 불리는 기구만 있으면 된다. PCR은 이미 분자생물학에 주된 영향을 미쳤다. 이것의 가장 중요한 역할은 인간 유전체의 서열화에 있지만 DNA를 포함하는 모든 연구분야에서 PCR이 언젠가는 관여할 가능성이 크다.

PCR은 Mullis에 의해서 발명되었고 그와 그의 동료들에 의해서 Cetus Corporation에서 개발되었다. 이것은 1955년 Kornberg와 그의 연구진이 Stanford University에서 발견한 DNA 중합효소를 사용한다. 생체세포에서 DNA 중합효소는 DNA를 수리하고 복제한다. PCR은 DNA 중합효소의 특별한 성질을 사용하는 것인데, 이 시발체(primer)가 주형(template)이라 불리는 DNA의 상보적인 줄기에 달라붙었을 때 추가로 뉴클레오타이드를 짧은 올리고뉴클레오타이드 시발체에 붙일 수 있는 능력이다. 뉴클레오타이드는 시발체의 3‘ 끝에 달라붙어 있고, 중합효소가 달라붙은 뉴클레오타이드는 주형줄기 상의 인접위치에 있는 염기에 의해서 상보적인 것이 될 것이다. 만일 인접 주형의 뉴클레오타이드가 G이면 중합효소는 C를 붙이고, 인접 주형의 뉴클레오타이드가 A이면 중합효소는 T를 붙인다. 중합효소는 필요한 뉴클레오타이드(삼인산의 형태)가 용액에 존재하는 한 주형의 5’ 끝에 다다를 때까지 이 과정을 계속 반복한다.

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