Polimerazės grandininė reakcija (PGR) – tai molekulinės biologijos metodas, leidžiantis aptikti nedidelius dezoksiribonukleino rūgšties (DNR) kiekius biologinėje medžiagoje, tiksliau, tam tikrus jos fragmentus ir padauginti juos daug kartų. Tada jie vizualiai atpažįstami gelio elektroforezės būdu. Reakciją 1983 m. sukūrė K. Mullis ir ji įtraukta į išskirtinių pastarųjų metų atradimų sąrašą.
Kokie yra PGR mechanizmai
Visa technika pagrįsta nukleorūgščių gebėjimu savaime daugintis, kuri šiuo atveju atliekama dirbtinai laboratorijoje. DNR dauginimasis gali prasidėti ne bet kuriame molekulės regione, o tik regionuose su tam tikra nukleotidų seka – pradiniais fragmentais. Tam, kad prasidėtų polimerazės grandininė reakcija, reikalingi pradmenys (arba DNR zondai). Tai trumpi DNR grandinės fragmentai su nurodyta nukleotidų seka. Jie papildo (t. y. atitinka) pradines mėginio DNR sritis.
Žinoma, norėdami sukurti pradmenis, mokslininkai turi ištirti technikoje dalyvaujančios nukleorūgšties nukleotidų seką. Būtent šie DNR zondai suteikia reakcijos specifiškumą ir jos inicijavimą. Polimerazės grandininė reakcija nevyks, jei mėginyje nebus rasta bent viena norimos DNR molekulė. Paprastai minėti pradmenys, nukleotidų rinkinys, karščiui atspari DNR polimerazė yra būtini, kad reakcija vyktų. Pastarasis yra fermentas – naujų nukleorūgščių molekulių sintezės mėginio pagrindu katalizatorius. Visos šios medžiagos, įskaitant biologinę medžiagą, kurioje būtina aptikti DNR, sujungiamos į reakcijos mišinį (tirpą). Jis dedamas į specialų termostatą, kuris tam tikrą laiką atlieka labai greitą šildymą ir vėsinimą – ciklą. Paprastai yra 30-50.
Kaip veikia ši reakcija
Jo esmė slypi tame, kad per vieną ciklą pradmenys yra prijungiami prie norimų DNR dalių, o po to, veikiant fermentui, ji padvigubėja. Remiantis gautomis DNR grandinėmis, vėlesniais ciklais sintetinami nauji ir nauji identiški molekulės fragmentai.
Polimerazės grandininė reakcija vyksta nuosekliai, išskiriamos šios jos stadijos. Pirmajam būdingas produkto kiekio padvigubėjimas per kiekvieną šildymo ir vėsinimo ciklą. Antrame etape reakcija sulėtėja, nes fermentas pažeidžiamas ir taip pat praranda aktyvumą. Be to, išsenka nukleotidų ir pradmenų atsargos. Paskutiniame etape - plynaukštėje - produktai nebesikaupia,nes baigėsi reagentai.
Kur jis naudojamas
Be jokios abejonės, polimerazės grandininė reakcija yra plačiausiai pritaikyta medicinoje ir moksle. Jis naudojamas bendrojoje ir privačioje biologijoje, veterinarijoje, farmacijoje ir net ekologijoje. Be to, pastaruosiuose tai daro norėdami stebėti maisto produktų ir aplinkos objektų kokybę. Polimerazės grandininė reakcija aktyviai naudojama teismo medicinos praktikoje tėvystei patvirtinti ir asmens tapatybei nustatyti. Kriminalistikoje, taip pat paleontologijoje, šis metodas dažnai yra vienintelė išeitis, nes paprastai tyrimams prieinama labai mažai DNR. Žinoma, metodas buvo labai plačiai pritaikytas praktinėje medicinoje. Jis reikalingas tokiose srityse kaip genetika, infekcinės ligos ir onkologinės ligos.
