Պոլիմերազային շղթայական ռեակցիան (PCR) հիմնարար մոլեկուլային կենսաբանական տեխնիկա է, որը հեղափոխություն է կատարել կենսաքիմիայի բնագավառում՝ իր լայնածավալ կիրառություններով: Այս թեմատիկ կլաստերը տրամադրում է PCR-ի համապարփակ ակնարկ՝ ներառյալ դրա սկզբունքները, քայլերը և բազմազան կիրառությունները:
Հասկանալով PCR
PCR-ը մեթոդ է, որն օգտագործվում է ԴՆԹ-ի հատվածի մեկ օրինակ կամ մի քանի օրինակ ուժեղացնելու համար՝ որոշակի ԴՆԹ-ի հաջորդականության հազարավորից միլիոնավոր պատճեններ ստեղծելու համար: Այն անփոխարինելի գործիք է մոլեկուլային կենսաբանության և կենսաքիմիայի մեջ, որը հիմք է հանդիսանում բազմաթիվ կիրառությունների համար:
PCR-ի սկզբունքները
PCR գործընթացը հիմնված է ֆերմենտային ռեակցիայի վրա, որն իրականացվում է ջերմակայուն ԴՆԹ պոլիմերազի կողմից՝ որոշակի ԴՆԹ հաջորդականությունը ուժեղացնելու համար: Ռեակցիան տեղի է ունենում ջերմային ցիկլերի մեջ, որը հնարավորություն է տալիս ջերմաստիճանի ճշգրիտ վերահսկում դենատուրացիայի, կռման և երկարացման հաջորդական քայլերի համար:
PCR-ի քայլերը
ՊՇՌ պրոցեդուրան սովորաբար ներառում է հետևյալ քայլերը՝ դենատուրացիա, եռացում և երկարացում: Դենատուրացիայի ժամանակ ԴՆԹ-ի երկշղթա կաղապարը տաքացվում է, որպեսզի բաժանի իր երկու շղթաները: Եռացման փուլում հատուկ պրայմերները կապվում են կաղապարի ԴՆԹ-ի կոմպլեմենտար հաջորդականություններին, իսկ ընդլայնման փուլում պոլիմերազային ֆերմենտը սինթեզում է ԴՆԹ-ի նոր շղթաներ՝ հիմնված այբբենարանների վրա:
PCR-ի կիրառությունները
PCR-ն բազմաթիվ կիրառություններ է գտել տարբեր ոլորտներում, ներառյալ մոլեկուլային կենսաբանությունը, գենետիկան, դատաբժշկական փորձաքննությունը, բժշկական ախտորոշումը և կենսատեխնոլոգիան: PCR-ի որոշ նշանակալի կիրառություններ ներառում են ԴՆԹ-ի հաջորդականությունը, գեների կլոնավորումը, գեների արտահայտման վերլուծությունը, գենետիկ մուտացիաների հայտնաբերումը և վարակիչ հիվանդությունների ախտորոշումը:
ԴՆԹ-ի հաջորդականություն
PCR-ը ԴՆԹ-ի հաջորդականության տեխնիկայի կարևոր բաղադրիչն է, ինչպիսիք են Sanger-ի հաջորդականությունը և հաջորդ սերնդի հաջորդականությունը (NGS): Ընդլայնելով ԴՆԹ-ի հատվածները՝ ՊՇՌ-ն հնարավորություն է տալիս հաջորդականության համար բավարար ԴՆԹ կաղապարներ ստեղծել՝ դրանով իսկ հեշտացնելով տվյալ ԴՆԹ-ի հատվածի նուկլեոտիդային հաջորդականության նույնականացումը:
Գենի կլոնավորում
PCR-ն առանցքային դեր է խաղում գեների կլոնավորման գործում՝ մոլեկուլային կենսաբանության հիմնարար տեխնիկա: PCR-ի միջոցով ԴՆԹ-ի հատուկ հաջորդականությունները կարող են ուժեղացվել և այնուհետև կապվել պլազմիդային վեկտորների մեջ՝ ստեղծելով ռեկոմբինանտ ԴՆԹ մոլեկուլներ, որոնք կարող են ներմուծվել հյուրընկալող բջիջներ՝ կլոնավորման և հետագա վերլուծության համար:
Գենի արտահայտման վերլուծություն
Քանակական ՊՇՌ (qPCR), որը նաև հայտնի է որպես իրական ժամանակի ՊՇՌ, առաջադեմ ՊՇՌ տեխնիկա է, որն օգտագործվում է գեների արտահայտման մակարդակը քանակապես չափելու համար: Օգտագործելով լյումինեսցենտային մարկերներ՝ qPCR-ն հնարավորություն է տալիս իրական ժամանակում վերահսկել ԴՆԹ-ի ուժեղացումը՝ այն դարձնելով անփոխարինելի գործիք կենսաքիմիայի և մոլեկուլային կենսաբանության մեջ գեների արտահայտման ուսումնասիրությունների համար:
Գենետիկական մուտացիաների հայտնաբերում
PCR-ի վրա հիմնված մեթոդները, ինչպիսիք են ալելային հատուկ PCR-ն և սահմանափակող հատվածի երկարության պոլիմորֆիզմի (RFLP) վերլուծությունը, լայնորեն կիրառվում են ժառանգական հիվանդությունների և գենետիկ խանգարումների հետ կապված գենետիկական մուտացիաների հայտնաբերման համար: Այս հավելվածները զգալի ազդեցություն ունեն բժշկական գենետիկայի և գենետիկական թեստավորման վրա:
Վարակիչ հիվանդությունների ախտորոշում
PCR-ը հեղափոխություն է կատարել վարակիչ հիվանդությունների հայտնաբերման և ախտորոշման գործում՝ հնարավորություն տալով պաթոգեն հատուկ ԴՆԹ-ի կամ ՌՆԹ-ի հաջորդականությունների արագ և զգայուն ուժեղացմանը: Տեխնիկաները, ինչպիսիք են պոլիմերազային շղթայական ռեակցիայի թեստերը (PCR թեստեր), առանցքային են դարձել վիրուսային, բակտերիալ և մակաբուծային վարակների ախտորոշման համար:
Եզրակացություն
Պոլիմերազային շղթայական ռեակցիան (PCR) բազմակողմանի և հզոր մոլեկուլային կենսաբանության տեխնիկա է, որը կատալիզացրել է կենսաքիմիայի և մոլեկուլային կենսաբանության բեկումնային առաջընթացները: Դրա համատարած կիրառությունները փոխակերպել են տարբեր ոլորտներ՝ ընդգրկելով հիմնական հետազոտությունից մինչև կլինիկական ախտորոշում և շարունակում են խթանել նորարարությունն ու բացահայտումները կենսաբանական գիտություններում: