תגובת שרשרת פולימראז (PCR) היא שיטה של ביולוגיה מולקולרית המאפשרת לזהות כמויות קטנות של חומצה דאוקסיריבונוקלאית (DNA) בחומר ביולוגי, ליתר דיוק, קטעים מסוימים שלו, ולהכפיל אותם פי כמה. לאחר מכן הם מזוהים חזותית על ידי אלקטרופורזה ג'ל. התגובה פותחה בשנת 1983 על ידי K. Mullis והיא נכללת ברשימת התגליות הבולטים של השנים האחרונות.
מהם המנגנונים של PCR
כל הטכניקה מבוססת על יכולתן של חומצות גרעין לשכפל עצמי, שבמקרה זה מתבצע באופן מלאכותי במעבדה. ייתכן שרביית DNA לא תתחיל בכל אזור של המולקולה, אלא רק באזורים בעלי רצף נוקלאוטידים מסוים - שברי התחלה. על מנת שתגובת שרשרת הפולימראז תתחיל, יש צורך בפריימרים (או בדיקות DNA). אלו הם קטעים קצרים של שרשרת DNA עם רצף נוקלאוטידים נתון. הם משלימים (כלומר, תואמים) לאזורי ההתחלה של ה-DNA של הדגימה.
כמובן, על מנת ליצור פריימרים, על המדענים לחקור את רצף הנוקלאוטידים של חומצת הגרעין המעורבת בטכניקה. בדיקות ה-DNA הללו הן שמספקות את הספציפיות של התגובה ואת התחלתה. תגובת השרשרת של הפולימראז לא תעבור אם לא נמצאה בדגימה לפחות מולקולה אחת של ה-DNA הרצוי. באופן כללי, הפריימרים לעיל, קבוצה של נוקלאוטידים, פולימראז DNA עמיד לחום נחוצים כדי שהתגובה תתרחש. האחרון הוא אנזים - זרז לסינתזה של מולקולות חומצות גרעין חדשות המבוססות על המדגם. כל החומרים הללו, כולל החומר הביולוגי בו יש צורך לגלות DNA, משולבים לתערובת תגובה (תמיסה). הוא ממוקם בתרמוסטט מיוחד המבצע חימום וקירור מהירים מאוד לזמן נתון - מחזור. בדרך כלל יש 30-50.
איך התגובה הזו עובדת
המהות שלו טמונה בעובדה שבמהלך מחזור אחד הפריימרים מחוברים למקטעים הרצויים של ה-DNA, ולאחר מכן הוא מוכפל בפעולת האנזים. בהתבסס על גדילי ה-DNA המתקבלים, קטעים זהים חדשים וחדשים של המולקולה מסונתזים במחזורים הבאים.
תגובת שרשרת הפולימראז ממשיכה ברצף, והשלבים הבאים שלה מובחנים. הראשון מאופיין בהכפלה של כמות המוצר בכל מחזור חימום וקירור. בשלב השני, התגובה מואטת, שכן האנזים נפגע וגם מאבד פעילות. בנוסף, מאגרי הנוקלאוטידים והפריימרים מתרוקנים. בשלב האחרון - רמה - מוצרים כבר לא מצטברים,כי הריאגנטים אזלו.
היכן הוא משמש
ללא ספק, תגובת שרשרת הפולימראז מוצאת את היישום הרחב ביותר ברפואה ובמדע. הוא משמש בביולוגיה כללית ופרטית, רפואה וטרינרית, רוקחות ואפילו אקולוגיה. יתרה מכך, באחרונים הם עושים זאת כדי לפקח על איכות מוצרי המזון והחפצים הסביבתיים. תגובת שרשרת הפולימראז משמשת באופן פעיל בפרקטיקה משפטית כדי לאשר אבהות ולזהות אדם. בזיהוי פלילי, כמו גם בפליאונטולוגיה, טכניקה זו היא לעתים קרובות המוצא היחיד, מכיוון שבדרך כלל מעט מאוד DNA זמין למחקר. כמובן, השיטה מצאה יישום רחב מאוד ברפואה המעשית. זה נחוץ בתחומים כמו גנטיקה, מחלות זיהומיות ומחלות אונקולוגיות.
