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Historia de la reacción en cadena de polimerasa (PCR)

El revelado de la reacción en cadena de polimerasa (PCR) ha sido una ruptura importante en el mundo científico. En un cierto plazo, la técnica se ha desarrollado más allá de los límites de su diseño inicial simple y ha abierto las avenidas increíbles para los investigadores.

En el plazo de 20 años de su descubrimiento, esta técnica sensacional se convirtió en la base para varios protocolos de la biología molecular y formó el asiento del proyecto del genoma humano.

La historia de la tecnología de la polimerización en cadena, como todos los progresos importantes en ciencia, todavía es deteriorada por controversias, reclamaciones, y las contradenuncias, algunas de ellas sin resolver. Este artículo intenta crónica los progresos dominantes que llevan y después de la invención de la polimerización en cadena.

Progresos en estructura de la DNA

En el año 1953, Watson y la tortícolis descubrieron la estructura de doble hélice de la DNA, mostrando que la DNA tiene dos cabos con el funcionamiento de bases complementario en direcciones opuestas. Más importantemente, su parte reflexionado sobre sobre la posibilidad de un mecanismo de copiado para la DNA. Su estructura de doble hélice los ganó el Premio Nobel En 1962.

La DNA repara y relanzó actividad de la polimerasa

La primera polimerasa de DNA fue determinada por Arturo Kornberg en 1957 durante sus estudios en el mecanismo de la réplica de la DNA. Esta enzima necesitó una pintura de fondo comenzar a copiar el patrón y podía crear la DNA solamente en una dirección.
En 1971, Gobind Khorana, ganador del premio Nobel para su parte en el descubrimiento de la clave genética, y sus personas de investigadores comenzó a trabajar en síntesis de la reparación de la DNA. Esta técnica intentó simplificar síntesis del gen usando las pinturas de fondo y los patrones artificiales que ayudan a la polimerasa de DNA para copiar los segmentos deseados del gen.

Aunque esta técnica utilizara la polimerasa de DNA en varias ocasiones, similar a la polimerización en cadena, empleó solamente un único complejo del patrón de la pintura de fondo, y la amplificación exponencial no era posible usando esta técnica. Aproximadamente al mismo tiempo, Kjell Kleppe del laboratorio de Khorana previo el uso de un sistema de la dos-pintura de fondo que pudo ayudar en la réplica deseada del segmento de la DNA, formando un precursor temprano a la polimerización en cadena.

Investigación en Cetus Corporation

Cetus Corporation, compañía de biotecnología que hará casera la mayor parte de a la investigación que lleva a la polimerización en cadena, fue fundado en 1971. Kary Mullis de Cetus trabajó en la síntesis de los oligonucleótidos para el uso como antenas, las pinturas de fondo, y bloques huecos para las diversas técnicas de la biología molecular. Aunque él sintetizara estos oligos manualmente, él evaluó algunos prototipos automatizados del sintetizador después.

Secuencia de la DNA y el advenimiento de la polimerización en cadena

En el año 1977, Frederick Sanger determinó una DNA que ordenaba el método que implicaba una polimerasa de DNA, una pintura de fondo, y los precursores del nucleótido, para los cuales él era él concedieron el Premio Nobel En 1980. Así por el año el an o 80, todos los componentes para la amplificación de la polimerización en cadena estaban listos.

Sin embargo, no era hasta el 1983 que, en un esfuerzo de reparar algunas entregas en su trabajo de investigación, Mullis utilizó la DNA de Sanger que ordenaba método como base para idear una nueva técnica. Él agregó una segunda pintura de fondo al cabo opuesto y realizó que el uso relanzado de la polimerasa de DNA accionará una reacción en cadena que amplifique un segmento específico de la DNA, así descubriendo la tecnología de la polimerización en cadena.

Análisis de los productos de la polimerización en cadena - el borrar meridional

Mullis continuó probar su idea, inicialmente sin el ciclaje térmico pero más adelante con el ciclaje térmico relanzado. En 1984, Mullis junto con las personas genéticas del análisis de la mutación en Cetus comenzó a trabajar en los experimentos que muestran la capacidad de la polimerización en cadena de amplificar la DNA genomic. Aunque el producto de la amplificación no fuera evidente en electroforesis del gel de la agarosa inicialmente, el borrar meridional confirmó el aumento en la cantidad de los segmentos deseados de la DNA.

La DNA amplificada de la polimerización en cadena fue reproducida y ordenada con éxito por los investigadores, que solicitaron patente en la polimerización en cadena y sus usos y consiguieron la patente aprobada en 1987. Mientras tanto, las personas utilizaron la polimerización en cadena para otros usos diseñando las nuevas pinturas de fondo y antenas, que hicieron la reacción más específica hasta que los resultados fueran evidentes en electroforesis del gel de la agarosa.

Polimerasa de DNA de Taq

Una ruptura importante en polimerasa de DNA vino adelante en el año 1969, cuando Thomas Brock denunció el aislamiento del aquaticus de Thermus, una nueva especie de bacteria termófila encontrada en las aguas termales del parque nacional de Yellowstone. La polimerasa de DNA de esta bacteria, llamada la polimerasa de Taq, podía soportar mismo temperaturas altas, a diferencia de otras polimerasas disponibles en ese momento de tiempo.

Después de que un par de intentos fallidos de aislar la polimerasa de DNA de Taq, la Susana Stoffel y al David Gelfand de Cetus finalmente aislaran lo en la caída de 1985, y los experimentos de Randy Saiki pronto después de probado que la polimerasa de Taq es ideal para el proceso de la polimerización en cadena. Él continuó denunciar que el camino que rompía técnica de la polimerización en cadena al mundo científico en octubre de 1985 y Mullis y su grupo publicó los papeles en la polimerización en cadena y sus usos en gorrones de cabeza de la ciencia. Una patente para la polimerización en cadena usando la polimerasa de Taq fue publicada en octubre de 1990.

Perkin-Elmer y Cetus desarrollan las máquinas de la polimerización en cadena

Durante finales de 1985, Perkin-Elmer y Cetus formaron una empresa conjunta para desarrollar los reactivos y los instrumentos para la técnica de la polimerización en cadena. La manufactura de la polimerización en cadena Taq-basada labra a máquina seguido y “la polimerasa de DNA de AmpliTaq” era disponible en el comercio en noviembre de 1987.

Polimerización en cadena aplicada a las nuevas arenas

La polimerización en cadena fue utilizada para cuantificar el VIH en sangre en el muelle de 1985. A mediados de 1987, una prueba viable estaba disponible y la polimerización en cadena fue utilizada para estudiar el impacto de drogas antivirus y también para revisar las muestras de sangre dispensadoras de aceite para el VIH.

En octubre de 1985, la polimerización en cadena fue utilizada para analizar anemia de la célula falciforme, en su primer uso clínico.

Científico de la medecina legal, manos ensambladas Blake de Edward con el F.B.I. e investigadores de Cetus en 1986 para utilizar con éxito la polimerización en cadena para el análisis de las pruebas criminales. Pero no era hasta el 1989 que las pruebas altamente sensibles de la huella dactilar genética Fueron ideadas basaron en la técnica de la polimerización en cadena, haciéndole una parte integrante de investigaciones penales.

En 1987, la DNA de un cabo del cabello humano fue amplificada usando la polimerización en cadena y ésta confirmó la capacidad de la polimerización en cadena de amplificar la DNA presente en la pieza degradada de las muestras de pruebas forenses.

Mutiplex-POLIMERIZACIÓN EN CADENA fue descrita para analizar los productos meiotic de la recombinación en 1989. Estas amplificaciones de la único-copia probaron más adelante crucial para el estudio de la DNA y de genotyping.

Premio Nobel Para Kary Mullis

Concedieron Kary Mullis el Premio Nobel En química en octubre de 1993, menos de 10 años después del advenimiento de la polimerización en cadena.

En diciembre de 1989, la polimerasa de Taq fue nombrada “molécula del año” por la ciencia del gorrón. El papel de la polimerización en cadena de Taq se convirtió en más adelante la publicación citada de la biología y la polimerización en cadena explica sobre el 3% de todas las citaciones en PubMed.

Resumen

La técnica de la polimerización en cadena como sabemos hoy fue conceptuada y desarrollada en los años 80 por Kary Mullis y sus colegas en Cetus Corporation. El aislamiento y la purificación de las polimerasas termoestables de Taq llevadas a la automatización de la técnica inicialmente lenta y laboriosa de la polimerización en cadena y el revelado de los cyclers térmicos programables de la polimerización en cadena le hicieron una técnica ampliamente utilizada en muchos niveles de biología y de química.

Aunque Mullis inventara la polimerización en cadena, sus usos acertados en varios campos son un resultado de mucho trabajo duro de otros investigadores de Cetus tales como Henry Erlich. También, hay retos a las patentes de la polimerización en cadena llevadas a cabo por Mullis basó en los trabajos tempranos de investigación realizados por Khorana y otros en los años 60 y los años 70.

Los gracias a su flexibilidad extraordinaria, hoy, polimerización en cadena se están utilizando en campos diversos tales como ciencia forense, estudios ambientales, tecnología alimenticia, y remedio diagnóstico. El adelanto masivo a lo largo de los años en nuestra comprensión del genoma de seres humanos y de varias otras especies no habría sido posible sin el notable con todo la técnica simple llamó la polimerización en cadena.

Referencias

Further Reading

Last Updated: Aug 23, 2018

Susha Cheriyedath

Written by

Susha Cheriyedath

Susha has a Bachelor of Science (B.Sc.) degree in Chemistry and Master of Science (M.Sc) degree in Biochemistry from the University of Calicut, India. She always had a keen interest in medical and health science. As part of her masters degree, she specialized in Biochemistry, with an emphasis on Microbiology, Physiology, Biotechnology, and Nutrition. In her spare time, she loves to cook up a storm in the kitchen with her super-messy baking experiments.

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