Nobelpräisdréier Kary Mullis, Erfinder vun der DNA Polymerase Kettenreaktioun, ass gestuerwen

Den amerikaneschen Nobelpräisdréier an der Chimie Kary Mullis ass a Kalifornien am Alter vu 74 Joer gestuerwen. No senger Fra ass den Doud de 7. August geschitt. D'Ursaach ass Häerz- an Atmungsfehler wéinst enger Pneumonie.

Den James Watson selwer, den Entdecker vum DNA Molekül, wäert eis iwwer säi Bäitrag zu der Biochemie erzielen a fir deen hien den Nobelpräis krut.

Auszuch aus dem Buch vum James Watson, Andrew Berry, Kevin Davis

DNA. Geschicht vun der genetescher Revolutioun

Kapitel 7. Mënsch Genom. Liewen Szenario

...
D'Polymerasekettenreaktioun (PCR) gouf 1983 vum Biochemiker Carey Mullis erfonnt, deen am Cetus geschafft huet. D'Entdeckung vun dëser Reaktioun war ganz bemierkenswäert. De Mullis huet sech spéider erënnert: "E Freideg den Owend am Abrëll 1983 hat ech eng Epiphanie. Ech war hannert d'Rad, an enger moundliichter, dréiende Biergstrooss an Nordkalifornien gefuer, d'Land vun de Redwood Bëscher. Et ass beandrockend datt et an esou enger Situatioun war, datt d'Inspiratioun him opgefall ass. An et ass net, datt Nordkalifornien speziell Stroossen huet, datt Asiicht förderen; et ass just datt säi Frënd eemol de Mullis recklessly laanscht eng äiseg duebel Autobunn séier gesinn huet an et huet him guer net gestéiert. E Frënd sot zu der New York Times: "De Mullis hat eng Visioun datt hie stierwe géif andeems hien an e Redwood Bam fält. Dofir fäert hien näischt beim Fueren, ausser do wuessen Redwood Beem laanscht d'Strooss." D'Präsenz vu Redwoods laanscht d'Strooss huet de Mullis gezwongen sech ze konzentréieren an ... hei war et en Abléck. De Mullis krut den Nobelpräis an der Chimie fir seng Erfindung am Joer 1993 an ass zënterhier nach méi friem a seng Handlungen ginn. Zum Beispill ass hien en Ënnerstëtzer vun der revisionistescher Theorie datt AIDS net mat HIV verbonnen ass, wat säin eegene Ruff wesentlech ënnergruewe a mat Dokteren gestéiert huet.

PCR ass eng zimlech einfach Reaktioun. Fir et auszeféieren, brauche mir zwee chemesch synthetiséiert Primer, déi komplementar zu de Géigendeel Enden vu verschiddene Strécke vum erfuerderlechen DNA Fragment sinn. Primer si kuerz Sektioune vun eenzegstrengeg DNA, all ongeféier 20 Basepaar an der Längt. D'Besonderheet vu Primer ass datt se mat den DNA Sektiounen entspriechen, déi musse verstäerkt ginn, dat heescht d'DNA Schabloun.

(Bild klicktbar) Kary Mullis, Erfinder vum PCR

D'Spezifizitéit vum PCR baséiert op der Bildung vu komplementäre Komplexe tëscht der Schabloun a Primer, kuerz syntheteschen Oligonukleotiden. Jiddwer vun de Primer ass komplementär zu engem vun de Strécke vun der duebelstrengender Schabloun a limitéiert den Ufank an Enn vun der amplifizéierter Regioun. Tatsächlech ass déi resultéierend "Matrix" e ganzt Genom, an eist Zil ass d'Fragmenter, déi eis interesséieren, dovun ze isoléieren. Fir dëst ze maachen, gëtt d'duebelstrengeg DNA Schabloun fir e puer Minutten op 95 ° C erhëtzt fir d'DNA Strécke ze trennen. Dës Etapp gëtt Denaturatioun genannt well d'Waasserstoffbindungen tëscht den zwee DNA Strécke gebrach sinn. Wann d'Strécke getrennt sinn, gëtt d'Temperatur erofgesat fir datt d'Primeren un d'Single-Stringed Schabloun binden. DNA Polymerase fänkt DNA Replikatioun un andeems se un eng Streck vun der Nukleotidkette binden. Den Enzym DNA Polymerase replizéiert de Schablounstreng mat engem Primer als Primer oder Beispill fir ze kopéieren. Als Resultat vum éischten Zyklus kréie mir multiple sequentiell Verdueblung vun enger bestëmmter DNA Sektioun. Als nächst widderhuelen mir dës Prozedur. No all Zyklus kréie mir en Zilgebitt an duebeler Quantitéit. No fënnefanzwanzeg PCR-Zyklen (dat ass, a manner wéi zwou Stonnen), hu mir d'DNA-Regioun déi eis interesséiert an engem Betrag 225 Mol méi héich wéi d'Original (dat ass, mir hunn et ongeféier 34 Millioune Mol amplifizéiert). Tatsächlech krute mir beim Input eng Mëschung aus Primeren, Template DNA, den DNA Polymerase Enzym a fräi Basen A, C, G an T, d'Quantitéit vun engem spezifesche Reaktiounsprodukt (limitéiert vun de Primer) wiisst exponentiell, an d'Zuel vun "laangen" DNA Kopien ass linear, sou an Reaktioun Produiten dominéiert.

Amplifikatioun vun der gewënschter DNA Sektioun: Polymerase Kettenreaktioun

An de fréie Deeg vum PCR war den Haaptproblem de folgenden: No all Heiz-Kühlen-Zyklus huet DNA Polymerase un d'Reaktiounsmëschung bäigefüügt, well se bei enger Temperatur vun 95 ° C inaktivéiert gouf. Dofir war et néideg, et viru jiddereng vun den 25 Zyklen nei ze addéieren. D'Reaktiounsprozedur war relativ ineffizient, erfuerdert vill Zäit an de Polymerase-Enzym, an d'Material war ganz deier. Glécklecherweis koum d'Mamm Natur zur Rettung. Vill Déieren fille sech wuel bei Temperaturen iwwer 37°C. Firwat ass d'Zuel 37 °C fir eis wichteg ginn? Dëst ass geschitt well dës Temperatur optimal ass fir E. coli, aus deem de Polymerase-Enzym fir PCR ursprénglech kritt gouf. An der Natur ginn et Mikroorganismen, deenen hir Proteinen, iwwer Millioune Joer vun der natierlecher Selektioun, méi resistent géint héich Temperaturen ginn. Et gouf proposéiert DNA Polymerasen aus thermophile Bakterien ze benotzen. Dës Enzyme waren thermostabil a konnten vill Reaktiounszyklen ausstoen. Hir Notzung huet et méiglech PCR ze vereinfachen an ze automatiséieren. Eng vun den éischten thermostabilen DNA-Polymerase gouf aus der Bakterie Thermus aquaticus isoléiert, déi an de waarme Quelle vum Yellowstone National Park lieft, a gouf Taq Polymerase genannt.

PCR gouf séier d'Aarbechtspäerd vum Human Genome Project. Am Allgemengen ass de Prozess net anescht wéi dee vum Mullis entwéckelt, et ass just automatiséiert ginn. Mir waren net méi ofhängeg vun enger Masse vun däischteren Graduéierter Studenten déi ustrengend Drëpsen vu Flëssegkeet a Plastiks Reagenzglieser gegoss hunn. A modernen Laboratoiren, déi molekulare genetesch Fuerschung ausféieren, gëtt dës Aarbecht op robotesche Fërdere gemaach. PCR Roboter involvéiert an engem Sequenzéierungsprojet sou grouss wéi de Mënsch Genom schaffen onermiddlech mat enorme Volumen vun Hëtzt-stabiler Polymerase. E puer Wëssenschaftler, déi um Human Genome Project schaffen, ware verréckt vun den onraisonnabel héije Royalties, déi op d'Käschte vun de Verbrauchsmaterial vum Besëtzer vum PCR Patent, dem europäeschen industrielle pharmazeutesche Ris Hoffmann-LaRoche bäigefüügt goufen.

En aneren "Fuerprinzip" war d'DNA-Sequenzéierungsmethod selwer. Déi chemesch Basis vun dëser Method war zu där Zäit net méi nei: den Interstate Human Genome Project (HGP) huet déiselwecht genial Method ugeholl, déi de Fred Sanger an der Mëtt vun de 1970er entwéckelt hat. D'Innovatioun louch an der Skala an de Grad vun der Automatisatioun déi d'Sequenzéierung konnt erreechen.

Automatiséiert Sequenzéierung gouf ursprénglech am Lee Hood Laboratoire um California Institute of Technology entwéckelt. Hien assistéiert Lycée zu Montana an huet College Fussball als Quarterback gespillt; Dank Hood huet d'Equipe de Staatsmeeschterschaft méi wéi eemol gewonnen. Seng Teamaarbechtsfäegkeeten hunn och a senger wëssenschaftlecher Carrière praktesch komm. Dem Hood säi Laboratoire gouf vun enger motley Crew vu Chemiker, Biologen an Ingenieuren besat, a säi Labo gouf séier e Leader an der technologescher Innovatioun.

Tatsächlech gouf déi automatiséiert Sequenzéierungsmethod vum Lloyd Smith a Mike Hunkapiller erfonnt. De Mike Hunkapiller, deen dunn am Hood Laboratoire geschafft huet, huet de Lloyd Smith mat enger Propositioun fir eng verbessert Sequenzéierungsmethod ukomm, an där all Zort Basis anescht faarweg wier. Sou eng Iddi kéint d'Effizienz vum Sanger-Prozess véierfügen. Am Sanger, wann se sequenzéieren an all véier Réier (no der Unzuel vun de Basen), mat der Participatioun vun der DNA Polymerase, gëtt eng eenzegaarteg Set vun Oligonukleotiden vu verschiddene Längt geformt, dorënner eng Primer Sequenz. Als nächst gouf Formamid an d'Réier fir Kettentrennung bäigefüügt a Polyacrylamidgel Elektrophorese gouf op véier Bunnen gemaach. An der Versioun vum Smith an Hunkapiller ginn Dideoxynukleotiden mat véier verschiddene Faarfstoffer gezeechent an PCR gëtt an engem Röhre gemaach. Dann, während der Polyacrylamid-Gelelektrophorese, e Laserstrahl op enger spezifescher Plaz um Gel begeeschtert d'Aktivitéit vun de Faarwen, an den Detektor bestëmmt wéi eng Nukleotid am Moment duerch de Gel migréiert. Am Ufank war de Smith pessimistesch - hien huet gefaart datt d'Benotzung vun ultra-niddereg Dosen Faarfstoffer dozou féieren datt d'Nukleotidregiounen net z'ënnerscheeden. Wéi och ëmmer, mat engem exzellente Verständnis vun der Lasertechnologie, huet hie séier e Wee aus der Situatioun fonnt andeems hien speziell Fluorochromefaarwen benotzt, déi fluoreszéieren wann se mat Laserstrahlung ausgesat sinn.

(Voll Versioun duerch Klick - 4,08 MB) Feindruck: DNA Sequenz sequenzéiert mat engem automateschen Sequenzer, kritt vun enger automatescher Sequenzéiermaschinn. All Faarf entsprécht eng vu véier Basen

An der klassescher Versioun vun der Sanger Method wierkt ee vun de Stränge vun der analyséierter DNA als Schabloun fir d'Synthese vun engem komplementäre Strang vum Enzym DNA Polymerase, da gëtt d'Sequenz vun DNA Fragmenter an engem Gel no Gréisst zortéiert. All Fragment, deen an der DNA während der Synthese enthale gëtt an eng spéider Visualiséierung vu Reaktiounsprodukter erlaabt, gëtt mat engem fluoreszenter Faarfstoff entspriechend der terminaler Basis markéiert (dëst gouf op S. 124 diskutéiert); dofir wäert d'Fluoreszenz vun dësem Fragment en Identifizéierer fir eng bestëmmte Basis sinn. Da bleift alles fir Detektioun ze maachen an d'Reaktiounsprodukter ze visualiséieren. D'Resultater gi vum Computer analyséiert a presentéiert als Sequenz vu multi-faarwege Peaks entspriechend véier Nukleotiden. D'Informatioun gëtt dann direkt an den Informatiounssystem vum Computer transferéiert, wat den Zäitopwendende an heiansdo schmerzhafte Dateentréeprozess eliminéiert, deen d'Sequenzéierung ganz schwéier gemaach huet.

» Méi Detailer iwwert d'Buch fannt Dir op Websäit vum Verlag
» Inhaltsverzeechnes
» Auszuch

Fir Khabrozhiteley 25% Remise mat Coupon - PCR

Source: will.com