据报道,PCR之父凯利·穆里斯(Kary Mullis)因肺炎去世,享年74岁,结束了他传奇而又备受争议的一生。
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PCR应该是大家都熟悉的。这项技术可以在短时间内将特定的DNA片段扩增数百万倍。这项技术标志着分子生物学的快速发展,并彻底改变了生物化学、分子生物学、遗传学和现代医学。
这也是研究者最基本的实验技能。有一则轶事,柴第一次来实验室做博士工作时,因为不会做聚合酶链反应而被吐槽。
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斯里兰卡人民乘黄鹤去了,空留在世界上做PCR。在回忆的同时,作者将带你回顾穆赫利斯博士传奇的一生。
传奇的聚合酶链反应发现过程
PCR的发现之旅应该从1983年春天的一个夜晚开始。
穆赫利斯在塞特斯公司工作时,带着他旧金山的女朋友去乡下过周末,他的车正行驶在蜿蜒的128号公路上。
根据穆赫利斯在他的自传《心灵的裸舞》中写道:
“那是1983年的一天,我在高速公路上开快车。渐渐地,我的眼睛模糊了,思绪飘回了实验室...突然,我仿佛看到了近在咫尺的DNA分子,蓝色和粉色,都那么明亮,交织在一起……”
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说人话,他脑子里出现了一个想法——扩增DNA片段时,如果同时加入两个引物,分别扩增正义链和反义链,那么只要引物足够,不是就可以无限扩增吗?
根据穆赫利斯在自传中的描述,PCR技术的灵感可能来源于吸毒后与女友的一次约会。
在解决个人问题和取得学术成就的同时,大榭并不能真正学会如何操作...
回到公司后,受到generate启发的穆赫利斯在内部科研会议上分享了他的想法,但没有多少同事同意他的观点。
而他和女朋友的爱情走到了尽头,实验的进度严重延迟。
但是老板就是老板,清理一下,重新开始。
1984年,PCR技术终于成功,Muhlis成功扩增出一个110bp的人蛋白基因片段。发表了一篇科学论文。
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1993年,凯利·穆利斯因发明聚合酶链反应(PCR)获得诺贝尔化学奖。在诺贝尔奖获奖感言中,穆赫利斯多次提到当时分手的女友。
特异性强、灵敏度高、方便快捷,对样品纯度要求低。
聚合酶链反应体系
10倍放大缓冲液
10μl
四种二硝基甲苯混合物(最终浓度)
100 ~ 250微克/升
底漆(最终浓度)
5 ~ 20微克/升
模板dna
0.1~2μg
thermusaquaticus
5~10 U
Mg2+(最终浓度)
1 ~ 3摩尔/升
补充双蒸水
100 μl
越简单越神奇。可以用一些模板,酶等。体外完成这个神奇的手术,令人敬畏。
聚合酶链反应创建过程
1985年,凯利·穆利斯在塞特斯公司工作时发明了聚合酶链反应。Mullis想合成DNA引物进行测序,但经常担心没有足够的模板DNA。
1983年4月的一个星期五晚上,当他开车去一个乡间别墅的时候,“聚合酶链式反应”的想法突然闪现。
1983年12月,Mullis通过同位素标记法,在10个循环后,看到了第一个长度为49 bp的PCR片段;
1985年10月25日申请PCR专利,1987年7月28日批准(专利号4,683,202)。穆利斯是第一个发明家;
1985年12月20日,第一篇关于PCR的学术论文发表在《科学》杂志上,穆利斯是合著者;
1986年5月,穆利斯在冷泉港实验室做专题讲座,全世界开始学习PCR方法。
1993年,他发明了聚合酶链反应,并与迈克尔·史密斯分享了诺贝尔化学奖。
聚合酶链反应贡献
细胞中的DNA含量很少,通过PCR进行DNA扩增后可以在那里做很多事情:
01
科学研究
1)核酸基础研究:基因组克隆
2)不对称聚合酶链反应制备单链DNA用于DNA测序
3)反向聚合酶链反应测定未知的脱氧核糖核酸区域
4)逆转录聚合酶链反应用于检测细胞中基因表达水平和核糖核酸病毒数量,并直接克隆特定基因的cDNA
5)荧光定量聚合酶链反应用于实时监控聚合酶链反应产物
6)快速扩增6)cDNA末端
7)检测基因表达
02
分子诊断的应用
1)传染病的分子诊断
病原微生物核酸的定性或定量检测已经用于病毒、细菌和寄生虫感染的诊断,可以判断疾病是处于隐性还是亚临床状态。
2)单基因遗传病的基因诊断。PCR技术的首次临床应用是检测镰状细胞和β-地中海贫血的基因突变。FQ聚合酶链反应是诊断地中海贫血的有效方法。
3)多基因疾病相关基因的诊断
4)肿瘤相关基因的分子诊断。癌基因的表达和突变增加可能发生在许多肿瘤的早期和良性阶段。聚合酶链反应技术可以准确检测癌基因的表达,可用于肿瘤的早期诊断、分类、分期和预后。
5)移植匹配和法医应用,世界上大多数法医DNA鉴定实验室的主要工作是利用STR-PCR分型检测技术进行个体鉴定和亲权鉴定。
本期编辑:托尼
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