¿Qué es la reacción en cadena de la polimerasa (PCR)?

PCR son las siglas con las que conocemos a la reacción en cadena de la polimerasa (en inglés, Polymerase Chain Reaction), una técnica inventada por el bioquímico estadounidense Kary Mullis en 1985 y por la que fue galardonado con el Premio Nobel de Química en 1993. Esta técnica consigue que un pequeño segmento de ADN (o ARN), que pasaría desapercibido en un análisis cualquiera, se multiplique millones de veces y así nos resulte más fácil de detectar. En pocas palabras, amplifica un determinado fragmento de ADN (o ARN).

La PCR es una técnica común e indispensable en laboratorios de investigación médica y biológica, siendo útil en infinidad de casos: clonación de ADN para su secuenciación, estudios de filogenia, análisis funcional de genes, diagnóstico genético, tests de paternidad, identificación de fallecidos o detección y diagnóstico de enfermedades infecciosas.

El proceso de la PCR está automatizado mediante un aparato denominado termociclador el cual permite calentar las muestras. Para ello, esta técnica utiliza la propiedad natural de la ADN polimerasa para replicar hebras de ADN, empleando la alternancia de ciclos de altas y bajas temperaturas para separar las hebras de ADN recién formadas entre sí tras cada fase de replicación y, a continuación, dejar que las hebras de ADN vuelvan a unirse para duplicarlas de nuevo. Este procedimiento se repetirá múltiples veces, obteniéndose el doble de cadenas de ADN en cada ciclo térmico. Puesto que las temperaturas del ciclo (95 °C en las fases de desnaturalización del ADN) suponen la inmediata desnaturalización de toda proteína, se emplean ADN polimerasas termoestables extraídas de microorganismos adaptados a vivir a estas temperaturas, generalmente arqueas como Thermus aquaticus (polimerasa Taq), Pyrococcus furiosus (Pfu), o Thermus thermophilus (Tth) entre otras.

El proceso de PCR consiste en una serie de cambios repetidos de temperatura llamados ciclos; cada ciclo suele consistir en 3 pasos a diferentes temperaturas.

Para realizar una PCR necesitamos añadir al termociclador los siguientes “ingredientes”:

• Desoxirribonucleótidos-trifosfato (dNTP), los sillares fundamentales para polimerizar nuevo ADN.
• Dos cebadores (primers), secuencias cortas de entre 6 y 40 oligonucleótidos que son, cada uno, complementarios a una de las dos hebras del ADN. Serán los cebadores quienes permitan a la polimerasa iniciar la reacción, delimitando asimismo el fragmento que queremos amplificar.
• Iones divalentes, tales como el Mg⁺⁺, que actúan  como cofactores de la polimerasa.
• Solución tamponadora (buffer), que mantiene el pH en un rango adecuado de trabajo para la polimerasa.
• ADN polimerasa o mezcla de ellas: Taq, Tth, Pfu…
• ADN molde, que contendrá la región que queremos amplificar.

Referencias bibliográficas:

• Griffiths, J.F. A. et al. (2008). Genética (9ª ed.). McGraw-Hill Interamericana. 848 pp.
• Saiki RK, Gelfand DH, Stoffel S, Scharf SJ, Higuchi R, Horn GT, Mullis KB, et al. (1988). Primer-directed enzymatic amplification of DNA with a thermostable DNA polymerase. Science 239: 487–91.