¿Qué es la PCR en tiempo real (biología)? ¿Cómo funciona técnicamente?

La PCR en tiempo real es una técnica molecular basada en la reacción en cadena de la polimerasa. El qPCR permite controlar la amplificación de la molécula de ADN objetivo durante el paso de amplificación, en tiempo real, proporcionando al investigador un análisis cuantitativo. En la PCR en tiempo real, la cantidad de ADN se mide después de cada ciclo mediante tintes fluorescentes y la intensidad de la señal fluorescente depende del número de moléculas de producto de PCR (amplicones) generadas.

La reacción de PCR en tiempo real se compone de tres pasos principales que conforman cada ciclo. Las reacciones generalmente se ejecutan durante 40 ciclos.

1. Desnaturalización: la incubación a alta temperatura se utiliza para “fundir” el ADN bicatenario en cadenas simples y aflojar la estructura secundaria en el ADN monocatenario. Normalmente se usa la temperatura más alta que puede soportar la ADN polimerasa (generalmente 95 ° C). El tiempo de desnaturalización también depende del contenido de CG y al modularlo, es posible aumentar o disminuir la Tm (temperatura de fusión).

2. Recocido: durante el recocido, las secuencias complementarias pueden hibridarse, por lo que se utiliza una temperatura adecuada que se basa en la temperatura de fusión calculada (T m) de los cebadores (5 ° C por debajo de la Tm del cebador).

3. Extensión: a 70-72 ° C, la actividad de la ADN polimerasa es óptima, y ​​la extensión del cebador se produce a velocidades de hasta 100 bases por segundo.

Por lo general, un dispositivo de PCR en tiempo real está hecho de un termociclador donde se inserta una placa de 96 pozos sellada con una capa de plástico transparente y un módulo óptico a través de haces de energía puede excitar el fluorocromo que se encuentra en los tubos de reacción de la placa, de modo que el SYBR Green emitirá fluorescencia que eventualmente será leída por el módulo óptico. La fluorescencia se lee y las señales se convierten en información analizada y graficada como fluorescencia frente al número de ciclo. El instrumento de PCR en tiempo real genera un gráfico de amplificación que representa la acumulación de producto durante la duración de la reacción de PCR completa.

Este es el esquema de una PCR en tiempo real que emplea sondas Taq Man

Así es como se traza en el software

El genoma humano consiste en ADN codificante (genes / exones ) y ADN no codificante ( intrones) . Los intrones contienen secuencias cortas de bases llamadas repeticiones en tándem cortas (satélites); los mismos RTS ocurren en los mismos loci pero el número de repeticiones y la combinación de RTS varía de persona a persona.

La reacción en cadena de la polimerasa se puede utilizar para amplificar estas repeticiones en tándem cortas para su uso en genómica (análisis de un genoma). Se puede aislar un STR específico de una célula usando endonucleasas de restricción; esto se coloca en una máquina de PCR junto con cebadores de ADN (con etiquetas fluorescentes), ADN polimerasa (no de fuentes humanas ya que la temperatura es demasiado alta y podría desnaturalizarla) y nucleótidos libres.

La primera temperatura (95 grados Celsius) hace que el ADN bicatenario aislado se divida en dos cadenas simples

La segunda temperatura (55 grados Celsius) optimiza la unión de los cebadores de ADN al comienzo de cada secuencia de STR.

La tercera temperatura (75 grados Celsius) permite que la ADN polimerasa se una al comienzo de cada secuencia STR (en el sitio de los cebadores) y se mueva a lo largo de la cadena simple, usando los nucleótidos libres para sintetizar una nueva cadena de ADN en el camino , mediante la unión de nucleótidos mediante enlaces fosfodiéster en la polimerización por condensación. Por lo tanto, cada secuencia STR se replica .

Este ciclo puede repetirse muchas veces para producir múltiples copias del STR (ADN) y así amplificarlo.

Estas copias se pueden separar mediante electroforesis en gel para producir un perfil de ADN en bandas para el análisis en biología forense. Esto se hace colocando las hebras en agar fundido y aplicando una diferencia de potencial a través del gel, causando la separación de las hebras de ADN.