Polümeraasi ahelreaktsioon (PCR) ja selle teaduslik sugulane, ekspresseeritud geenide kloonimine, on kaks biotehnoloogilised läbimurded 1970. ja 1980. aastatel, millel on jätkuvalt märkimisväärne roll mõista haigust. Mõlemad molekulaartehnoloogiad annavad teadlastele vahendid, et DNA-d erinevatel viisidel rohkem saada.
Ajalugu
Molekulibioloog Kary Mullis muutis geeniteadust revolutsiooniliselt, kui ta mõtles 1983. aasta kevadel polümeraasi ahelreaktsiooni (PCR), mis pälvis talle 1993. aastal Nobeli keemiaauhinna. See läbimurre tuli kloonimistööde kannul, mis pärineb aastast 1902. Suuri edusamme kloonimises ei toimunud enne 1951. aasta novembrit, kui Philadelphia teadlaste rühm kloonis konnaembrüo. Suur läbimurre toimus 5. juulil 1996, kui teadlased kloonisid lamba “Dolly” külmutatud piimanäärmest.
PCR ja kloonimine
Kloonimine on lihtsalt ühe elusorganismi loomine teisest, luues kaks sama täpse geeniga organismi. PCR võimaldab teadlastel toota tundide jooksul miljardeid koopiaid DNA tükist. Kuigi PCR mõjutab kloonimistehnoloogiat, tootes suures koguses kloonitavaid DNA-sid, on PCR silmitsi - saastumisraskused, kus soovimatu geneetilise materjaliga proovi saab ka korrata ja toota vale DNA.
Kuidas PCR töötab
PCR-protsess hõlmab DNA lagundamist selle kuumutamise teel, mis kerib DNA topeltheeliksi eraldi üksikuteks ahelateks. Kui need ahelad on eraldatud, loeb ensüüm nimega DNA polümeraas nukleiinhappejärjestuse ja toodab DNA duplikaadi. Seda protsessi korratakse ikka ja jälle, kahekordistades igas tsüklis DNA hulka ja suurendades DNA eksponentsiaalselt, kuni luuakse miljoneid originaalse DNA koopiaid.
Kuidas kloonimine töötab
DNA kloonimine hõlmab kõigepealt allika ja vektori DNA eraldamist ning seejärel ensüümide kasutamist nende kahe DNA lõikamiseks. Järgmisena seovad teadlased lähte-DNA vektoriga DNA ligaasi ensüümiga, mis parandab splaissingu ja loob ühe DNA-ahela. See DNA viiakse seejärel peremeesorganismi rakku, kus see kasvab koos organismiga.
Rakendused
PCR-st on saanud kohtuekspertiisi standardvahend, sest see võib mitme kriminaallabori testimiseks paljundada väga väikeseid DNA proove. PCR on muutunud arheoloogidele kasulikuks ka erinevate loomaliikide, sealhulgas tuhandete aastate vanuste proovide evolutsioonibioloogia uurimiseks. Kloonimistehnoloogia on teinud geenide funktsiooni uurimiseks suhteliselt lihtsaks geene sisaldavate DNA fragmentide eraldamise. Teadlased usuvad, et usaldusväärset kloonimist saab kasutada põllumajanduse produktiivsemaks muutmiseks parimate loomade paljundamise ja põllukultuure ja muuta meditsiiniline testimine täpsemaks, pakkudes katseloomi, kes kõik reageerivad samamoodi ravim.
