PCR（ポリメラーゼ連鎖反応）の基本
PCRの概要
ポリメラーゼ連鎖反応（PCR）は、DNAを増幅するための手法です。DNAポリメラーゼという酵素を利用してDNA複製を触媒します。1984年にカリー・ムリスが開発し、1993年にノーベル化学賞を受賞しました。
PCRの応用例
主な利用例としては、DNA指紋鑑定（DNA断片を抽出し、既存データと比較する）、ごく少量のサンプルからの解析（絶滅した生物や歴史上の人物のDNA復元を可能にする）、疾患診断（ウイルスDNAやがん研究）などがあります。
PCRの構成要素
PCR反応に必要な材料は以下の通りです。
- 増幅対象となるゲノムDNA（テンプレート）
- 相補的な配列を持つ2本のプライマー（前方プライマーと逆方向プライマー）
- 反応液（Taqポリメラーゼとバッファーを含む）
- Taq酵素の基質となるヌクレオチド（dNTP）
PCRの手順
反応は以下の3つのサイクルを繰り返すことで進行します。
- 変性（Denaturation）：高温にしてDNA二本鎖を分離させる。
- アニーリング（Annealing）：温度を下げ、プライマーがテンプレートDNAに結合させる。
- 伸長（Extension）：Taqポリメラーゼがプライマーに結合し、自由ヌクレオチドを取り込みながらDNA鎖を合成する。
このサイクルを多数回繰り返すことで、目的のDNA配列が指数関数的に増幅され、実験に必要な量まで増やすことができます。
PCRの段階
増幅過程は大きく3段階に分類されます。
- 増幅期（Amplification）：DNAが指数関数的に増える。
- レベルオフ期（Level‑Off）：Taqポリメラーゼの活性が低下し、増幅速度が鈍化する。
- プラトー期（Plateau）：反応系が飽和し、これ以上の産物は生成できなくなる。