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ポリメラーゼ連鎖反応（-れんさはんのう、PCR：Polymerase Chain Reaction）はDNA溶液中において、DNAポリメラーゼを用いたDNA鎖の複製を多数回くりかえさせることにより、特定の塩基配列を持ったDNAだけを選択的に増幅することができる技術。DNAを解析するための非常に強力な手段である。シータス社のキャリー・マリス博士が耐熱性DNAポリメラーゼでPCR反応を行うことを発案し、彼はこの功績でノーベル賞を得た。
原理
ある2本鎖DNAを熱で1本鎖に分解し、その1本鎖DNAをDNAポリメラーゼを用いて相補的に複製させ、2本鎖DNAにする。このような操作を繰り返すとDNAは繰り返すたびに2倍ずつになり、もとのDNAが少なくても同じ情報を持つDNAを多く得ることができる。現在では好熱菌の耐熱性DNAポリメラーゼを用いることでより効率的に行えるようになっている。
キャリー・マリス博士が車で高速道路を走行中、当時すでに知られていた耐熱性ポリメラーゼを用いて、PCR反応を起こすことを思いつく。
1988年に耐熱性DNAポリメラーゼを用いたPCR反応に関する論文をサイエンス誌に発表(Science. Jan 29;239(4839):487-91. Primer-directed enzymatic amplification of DNA with a thermostable DNA polymerase.)。
1993年にキャリー・マリス博士が耐熱性ポリメラーゼを用いたPCR法の確立によりノーベル化学賞を受賞する。
歴史や背景
PCR反応自体は80年代から行われていたが、E. coli DNAポリメラーゼⅠをズブチリシン処理し5'-3'エキソヌクレアーゼ活性を除去したクレノー断片を用いて反応を起こすものが大半であった。
この方法を用いた場合は、二本鎖DNA変性のための温度上昇の際に、DNAポリメラーゼが変性し、サーマルサイクルごとにDNAポリメラーゼを加えなければならなかった。