პოლიმერაზული ჯაჭვური რეაქცია (PCR) არის მოლეკულური ბიოლოგიის მეთოდი, რომელიც საშუალებას გაძლევთ აღმოაჩინოთ მცირე რაოდენობით დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავა (დნმ) ბიოლოგიურ მასალაში, უფრო სწორედ მის ცალკეულ ფრაგმენტებში და გაამრავლოთ ისინი მრავალჯერ. შემდეგ ისინი ვიზუალურად იდენტიფიცირებულია გელის ელექტროფორეზით. რეაქცია შეიმუშავა 1983 წელს კ. მულისის მიერ და შეტანილია ბოლო წლების გამოჩენილი აღმოჩენების სიაში.
რა არის PCR-ის მექანიზმები
მთელი ტექნიკა ეფუძნება ნუკლეინის მჟავების თვითგამრავლების უნარს, რომელიც ამ შემთხვევაში ხელოვნურად ტარდება ლაბორატორიაში. დნმ-ის რეპროდუქცია შეიძლება არ დაიწყოს მოლეკულის არცერთ რეგიონში, არამედ მხოლოდ იმ რეგიონებში, რომლებსაც აქვთ გარკვეული ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობა - საწყისი ფრაგმენტები. იმისათვის, რომ პოლიმერაზული ჯაჭვური რეაქცია დაიწყოს, საჭიროა პრაიმერები (ან დნმ-ის ზონდები). ეს არის დნმ-ის ჯაჭვის მოკლე ფრაგმენტები მოცემული ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობით. ისინი ავსებენ (ე.ი. შეესაბამებიან) ნიმუშის დნმ-ის საწყისი უბნებს.
რა თქმა უნდა, პრაიმერების შესაქმნელად მეცნიერებმა უნდა შეისწავლონ ტექნიკაში ჩართული ნუკლეინის მჟავის ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობა. სწორედ ეს დნმ-ის ზონდები უზრუნველყოფს რეაქციის სპეციფიკას და მის დაწყებას. პოლიმერაზული ჯაჭვური რეაქცია არ წავა, თუ სასურველი დნმ-ის ერთი მოლეკულა მაინც არ არის ნაპოვნი ნიმუშში. ზოგადად, ზემოაღნიშნული პრაიმერები, ნუკლეოტიდების ნაკრები, სითბოს მდგრადი დნმ პოლიმერაზა აუცილებელია რეაქციის განსახორციელებლად. ეს უკანასკნელი არის ფერმენტი - ნიმუშზე დაყრდნობით ნუკლეინის მჟავის ახალი მოლეკულების სინთეზის კატალიზატორი. ყველა ეს ნივთიერება, მათ შორის ბიოლოგიური მასალა, რომელშიც აუცილებელია დნმ-ის აღმოჩენა, გაერთიანებულია სარეაქციო ნარევში (ხსნარში). ის მოთავსებულია სპეციალურ თერმოსტატში, რომელიც ასრულებს ძალიან სწრაფ გათბობას და გაგრილებას მოცემულ დროში - ციკლში. ჩვეულებრივ არის 30-50.
როგორ მუშაობს ეს რეაქცია
მისი არსი მდგომარეობს იმაში, რომ ერთი ციკლის განმავლობაში პრაიმერები მიმაგრებულია დნმ-ის სასურველ მონაკვეთებზე, რის შემდეგაც ფერმენტის მოქმედებით ორმაგდება. მიღებული დნმ-ის ჯაჭვებზე დაყრდნობით, მოლეკულის ახალი და ახალი იდენტური ფრაგმენტები სინთეზირდება მომდევნო ციკლებში.
პოლიმერაზული ჯაჭვური რეაქცია თანმიმდევრულად მიმდინარეობს, გამოიყოფა მისი შემდეგი ეტაპები. პირველს ახასიათებს პროდუქტის რაოდენობის გაორმაგება ყოველი გათბობისა და გაგრილების ციკლის განმავლობაში. მეორე ეტაპზე რეაქცია ნელდება, რადგან ფერმენტი ზიანდება და ასევე კარგავს აქტივობას. გარდა ამისა, ნუკლეოტიდების და პრაიმერების რეზერვები ამოწურულია. ბოლო ეტაპზე - პლატო - პროდუქტები აღარ გროვდება,რადგან რეაგენტები გამოსულია.
სად გამოიყენება
უეჭველია, პოლიმერაზული ჯაჭვური რეაქცია ყველაზე ფართო გამოყენებას პოულობს მედიცინასა და მეცნიერებაში. იგი გამოიყენება ზოგად და კერძო ბიოლოგიაში, ვეტერინარულ მედიცინაში, ფარმაციაში და ეკოლოგიაშიც კი. უფრო მეტიც, ამ უკანასკნელში ამას აკეთებენ საკვები პროდუქტებისა და გარემოსდაცვითი ობიექტების ხარისხის მონიტორინგისთვის. პოლიმერაზული ჯაჭვური რეაქცია აქტიურად გამოიყენება სასამართლო პრაქტიკაში მამობის დასადასტურებლად და პირის იდენტიფიცირებისთვის. სასამართლო ექსპერტიზაში, ისევე როგორც პალეონტოლოგიაში, ეს ტექნიკა ხშირად ერთადერთი გამოსავალია, რადგან, როგორც წესი, ძალიან ცოტა დნმ არის ხელმისაწვდომი კვლევისთვის. რა თქმა უნდა, მეთოდმა იპოვა ძალიან ფართო გამოყენება პრაქტიკულ მედიცინაში. ის საჭიროა ისეთ სფეროებში, როგორიცაა გენეტიკა, ინფექციური დაავადებები და ონკოლოგიური დაავადებები.
