የዲኤንኤ ፖሊሜሬሴ ሰንሰለት ምላሽን የፈጠረው የኖቤል ተሸላሚ ካሪ ሙሊስ ከዚህ ዓለም በሞት ተለየ

በኬሚስትሪ የኖቤል ተሸላሚ አሜሪካዊቷ ካሪ ሙሊስ በ74 አመታቸው በካሊፎርኒያ አረፉ። እንደ ሚስቱ ገለጻ፣ ሞት የተከሰተው ነሐሴ 7 ቀን ነው። ምክንያቱ በሳንባ ምች ምክንያት የልብ እና የመተንፈስ ችግር ነው.

ለባዮኬሚስትሪ ምን አስተዋጽኦ እንዳበረከተ እና የኖቤል ሽልማትን ስለተቀበለ የዲኤንኤ ሞለኪውል ፈላጊው ጄምስ ዋትሰን ራሱ ይነግረናል።

ጄምስ ዋትሰን፣ አንድሪው ቤሪ፣ ኬቨን ዴቪስ ከጻፉት መጽሐፍ የተወሰደ

ዲ.ኤን.ኤ. የጄኔቲክ አብዮት ታሪክ

ምዕራፍ 7. የሰው ልጅ ጂኖም. የሕይወት ስክሪፕት

...
የ polymerase chain reaction (PCR) የተፈለሰፈው በ1983 በባዮኬሚስት ካሪ ሙሊስ ሲሆን እሱም ለሴተስ ይሠራ ነበር። የዚህ ምላሽ ግኝት በጣም አስደናቂ ነበር። ሙሊስ በኋላ ላይ እንዲህ ሲል ያስታውሳል:- “በሚያዝያ 1983 አንድ አርብ ምሽት፣ የብርሃን ብልጭታ አየሁ። ወደ ሰሜን ካሊፎርኒያ ወደ ሬድዉድ ጫፍ በጨረቃ ብርሃን በሚፈነዳ ተራራ መንገድ እየነዳሁ ነበር። እሱ በተመስጦ የተጎበኘው በዚህ ሁኔታ ውስጥ መሆኑ አስደናቂ ነው። እና ሰሜናዊ ካሊፎርኒያ ለማስተዋል አስተዋፅዖ የሚያበረክቱት ልዩ መንገዶች እንዳሉት በጭራሽ አይደለም። አንድ ወዳጁ ሙሊስ በግዴለሽነት በበረዶ ባለ ሁለት መንገድ መንገድ ላይ ሲሮጥ አይቶ ምንም አላስጨነቀውም። አንድ ጓደኛው ለኒውዮርክ ታይምስ እንዲህ ብሏል፡ “ሙሊስ በቀይ እንጨት ላይ በተጋጨ ጊዜ ሊሞት እንደሆነ አስቦ ነበር። ስለዚህ, በመንዳት ላይ ምንም ነገር አይፈራም, በመንገድ ላይ ምንም ቀይ እንጨቶች ከሌሉ. በመንገዱ ላይ የቀይ እንጨት መኖሩ ሙሊስ ትኩረት እንዲያደርግ አስገድዶታል እና ... እነሆ ፣ ማስተዋል። እ.ኤ.አ. በ 1993 ለፈጠራው ሙሊስ በኬሚስትሪ የኖቤል ሽልማትን ተቀበለ እና ከዚያን ጊዜ ጀምሮ በድርጊት የበለጠ እንግዳ ሆነ። ለምሳሌ ኤድስ ከኤችአይቪ ጋር አልተገናኘም የሚለው የክለሳ ፅንሰ-ሀሳብ ደጋፊ ነው፣ ይህም የራሱን ስም በእጅጉ ያሳጣ እና በዶክተሮች ላይ ጣልቃ ገብቷል።

PCR በጣም ቀላል ምላሽ ነው። ይህንን ለማድረግ ከሚያስፈልገው የዲ ኤን ኤ ክፍልፋዮች ተቃራኒ ጫፎች ጋር የሚደጋገፉ ሁለት በኬሚካላዊ የተዋሃዱ ፕሪመርሮች ያስፈልጉናል። ፕሪመርስ ነጠላ-ክር ያለው ዲ ኤን ኤ አጭር ዝርጋታዎች ሲሆኑ እያንዳንዳቸው ወደ 20 የመሠረት ጥንዶች ይረዝማሉ። የፕሪመርሮች ልዩነታቸው ማጉላት ከሚያስፈልጋቸው የዲኤንኤ ክፍሎች ማለትም ከዲ ኤን ኤ አብነት ጋር የሚዛመዱ መሆናቸው ነው።

(ምስል ጠቅ ማድረግ ይቻላል) ኬሪ ሙሊስ፣ PCR ፈጣሪ

PCR ያለው specificity አብነት እና primers, አጭር ሠራሽ oligonucleotides መካከል ማሟያ ውስብስብ ምስረታ ላይ የተመሠረተ ነው. እያንዳንዳቸው ፕሪመርዎች ከባለ ሁለት-ክር አብነት ሰንሰለቶች ውስጥ ከአንዱ ሰንሰለቶች ጋር የተሟሉ ናቸው እና የአምፕሊፋይድ ክልል መጀመሪያ እና መጨረሻ ይገድባሉ። በእውነቱ, የተገኘው "ማትሪክስ" ሙሉ ጂኖም ነው, እና ግባችን የፍላጎት ቁርጥራጮችን ከእሱ መለየት ነው. ይህንን ለማድረግ የዲኤንኤ ገመዶችን ለመለየት በድርብ የተሸፈነው የዲ ኤን ኤ አብነት ለብዙ ደቂቃዎች በ 95 ዲግሪ ሴንቲ ግሬድ ይሞቃል. ይህ እርምጃ በዲ ኤን ኤ ሁለት ክሮች መካከል ያለው የሃይድሮጂን ትስስር ስለሚሰበር denaturation ይባላል። ገመዶቹ ሲለያዩ የሙቀት መጠኑ ይቀንሳል, ፕሪመርዎቹ ወደ ነጠላ ፈትል አብነት እንዲጣበቁ ያስችላቸዋል. ዲ ኤን ኤ ፖሊመሬሴ የዲኤንኤ መባዛት የሚጀምረው ከኑክሊዮታይድ ሰንሰለት ክፍል ጋር በማያያዝ ነው። የዲ ኤን ኤ ፖሊሜሬሴ ኢንዛይም የአብነት ገመዱን እንደ ፕሪመር ወይም አብነት ኮፒ በመጠቀም ይደግማል። በመጀመሪያው ዑደት ምክንያት የአንድ የተወሰነ የዲ ኤን ኤ ክፍል ብዙ ተከታታይ ድርብ እጥፍ እናገኛለን። በመቀጠል, ይህንን አሰራር እንደገና እንደግመዋለን. ከእያንዳንዱ ዑደት በኋላ, የታለመ ቦታን በእጥፍ መጠን እናገኛለን. ከሃያ አምስት የ PCR ዑደቶች በኋላ (ይህም ከሁለት ሰአታት ባነሰ ጊዜ ውስጥ) የዲ ኤን ኤው ክፍል ከመጀመሪያው በ 225 እጥፍ የሚበልጥ መጠን ይኖረናል (ይህም 34 ሚሊዮን ጊዜ ያህል አበዛነው)። በእርግጥ፣ በመግቢያው ላይ የፕሪመር፣ የአብነት ዲ ኤን ኤ፣ የዲኤንኤ ፖሊሜሬሴ ኢንዛይም እና ነፃ ቤዝ ኤ፣ ሲ፣ጂ እና ቲ ድብልቅ አግኝተናል፣ የአንድ የተወሰነ ምላሽ ምርት መጠን (በፕሪመር የተገደበ) በከፍተኛ ደረጃ ያድጋል እና የ “ቁጥር ረጅም” የዲኤንኤ ቅጂዎች መስመራዊ ናቸው፣ ስለሆነም በምላሽ ምርቶች ላይ የበላይነት አላቸው።

የሚፈለገውን የዲ ኤን ኤ ክልል ማጉላት: የ polymerase chain reaction

በ PCR የመጀመሪያዎቹ ቀናት ውስጥ ዋናው ችግር ከእያንዳንዱ የሙቀት ማቀዝቀዣ ዑደት በኋላ ዲ ኤን ኤ ፖሊሜሬዝ በ 95 ዲግሪ ሴንቲ ግሬድ ውስጥ እንዲሰራ ስለተደረገ ወደ ምላሽ ድብልቅ መጨመር ነበረበት. ስለዚህ, ከእያንዳንዱ የ 25 ዑደቶች በፊት እንደገና መጨመር አስፈላጊ ነበር. የምላሽ ሂደቱ በአንፃራዊነት ውጤታማ ያልሆነ, ብዙ ጊዜ እና የ polymerase ኤንዛይም ያስፈልገዋል, እና ቁሱ በጣም ውድ ነው. እንደ እድል ሆኖ, እናት ተፈጥሮ ለማዳን መጣች. ብዙ እንስሳት ከ 37 ዲግሪ ሴንቲግሬድ በላይ በሆነ የሙቀት መጠን ምቾት ይሰማቸዋል. ለምንድን ነው 37 ° ሴ ለእኛ በጣም አስፈላጊ የሆነው? ይህ የሆነበት ምክንያት ይህ የሙቀት መጠን ለ PCR የ polymerase ኤንዛይም የተገኘው ለኢ.ኮላይ ተስማሚ ስለሆነ ነው። በተፈጥሮ ውስጥ, ፕሮቲኖች, በሚሊዮን ለሚቆጠሩ ዓመታት ተፈጥሯዊ ምርጫ, ለከፍተኛ ሙቀት የበለጠ የመቋቋም ችሎታ ያላቸው ረቂቅ ተሕዋስያን አሉ. ከቴርሞፊል ባክቴሪያ የዲ ኤን ኤ ፖሊመሬሴዎችን ለመጠቀም ቀርቧል። እነዚህ ኢንዛይሞች ቴርሞስታብል መሆናቸው እና ብዙ የምላሽ ዑደቶችን መቋቋም ችለዋል። የእነርሱ አጠቃቀም PCRን ለማቅለል እና አውቶማቲክ ለማድረግ አስችሏል። ከመጀመሪያዎቹ ቴርሞስታብል ዲ ኤን ኤ ፖሊመሬሴዎች አንዱ በሎውስቶን ብሔራዊ ፓርክ ፍልውሃዎች ውስጥ ከሚኖረው Thermus aquaticus ባክቴሪያ ተለይቷል እና ታቅ ፖሊሜሬሴ ይባላል።

PCR በፍጥነት የሰው ልጅ ጂኖም ፕሮጀክት ዋና የስራ ፈረስ ሆነ። በአጠቃላይ ሂደቱ በሙሊስ ከተሰራው አይለይም, አውቶማቲክ ብቻ ነበር. እኛ ከአሁን በኋላ ዓይናቸውን ባጡ ተመራቂ ተማሪዎች በትጋት የፈሳሽ ጠብታዎችን ወደ ፕላስቲክ የሙከራ ቱቦዎች በሚያፈሱ ሰዎች ላይ ተመስርተን አናውቅም። ሞለኪውላዊ የጄኔቲክ ምርምርን በሚያካሂዱ ዘመናዊ ላቦራቶሪዎች ውስጥ ይህ ሥራ በሮቦት ማጓጓዣዎች ላይ ይከናወናል. እንደ ሂውማን ጂኖም ግዙፍ በሆነ ተከታታይ ፕሮጄክት ውስጥ የተሳተፉት የ PCR ሮቦቶች ከፍተኛ ሙቀት በሚቋቋም ፖሊሜሬሴስ ያለ እረፍት እየሰሩ ነው። በሂዩማን ጂኖም ፕሮጄክት ውስጥ የሚሰሩ አንዳንድ ሳይንቲስቶች የ PCR የፈጠራ ባለቤትነት ባለቤት የሆነው የአውሮፓ ኢንደስትሪ እና ፋርማሲዩቲካል ሆፍማን-ላሮሽ ለፍጆታ ዕቃዎች ዋጋ የሚጨምር በመሆኑ ምክንያታዊ ያልሆነ ከፍተኛ ክፍያ ተቆጥተዋል።

ሌላው "የመንዳት ጅምር" ራሱ የዲኤንኤ ቅደም ተከተል ዘዴ ነበር. ከዚህ ዘዴ በስተጀርባ ያለው ኬሚስትሪ በጊዜው አዲስ ነገር አልነበረም፡ የሰው ጂኖም ፕሮጀክት (HGP) በ1970ዎቹ አጋማሽ በፍሬድ ሴንገር የተሰራውን ተመሳሳይ የረቀቀ ዘዴ ወስዷል። ፈጠራው ቅደም-ተከተል ሊያሳካው በሚችለው አውቶሜትድ ልኬት እና ደረጃ ላይ ነበር።

አውቶሜትድ ቅደም ተከተል በመጀመሪያ የተሰራው በ Caltech በሚገኘው በሊ ሁድ ላብራቶሪ ውስጥ ነው። እሱም ሞንታና ውስጥ የሁለተኛ ደረጃ ትምህርት ቤት የተመረቁ እና ወደፊት እንደ የአሜሪካ እግር ኳስ ተጫውቷል; ለሆድ ምስጋና ይግባውና ቡድኑ የስቴት ሻምፒዮናውን ከአንድ ጊዜ በላይ አሸንፏል. በሳይንሳዊ ስራው የቡድን ግንኙነት ችሎታዎች ለእሱ ጠቃሚ ነበሩ. ሁድ ላብራቶሪ ብዙ ኬሚስቶችን፣ ባዮሎጂስቶችን እና መሐንዲሶችን ያቀፈ ሲሆን ብዙም ሳይቆይ የእሱ ቤተ ሙከራ በቴክኖሎጂ ፈጠራ ውስጥ መሪ ሆነ።

በእርግጥ አውቶማቲክ ቅደም ተከተል ዘዴ በሎይድ ስሚዝ እና ማይክ ሁንካፒለር ተፈጠረ። ማይክ ሁንካፒለር፣ ከዚያም በሁድ ላብራቶሪ ውስጥ እየሠራ፣ እያንዳንዱን መሠረት በተለያየ ቀለም የሚያበላሽ የተሻሻለ የቅደም ተከተል ዘዴ ወደ ሎይድ ስሚዝ ቀረበ። እንዲህ ዓይነቱ ሀሳብ የሳንገርን ሂደት ውጤታማነት በአራት እጥፍ ሊያሳድግ ይችላል. የሳንገር ቅደም ተከተል በእያንዳንዱ አራት የሙከራ ቱቦዎች (እንደ መሠረቶች ብዛት) በዲ ኤን ኤ ፖሊሜሬዝ ተሳትፎ ልዩ የሆነ ኦሊጎኑክሊዮታይድ ስብስብ ይፈጥራል የተለያየ ርዝመት , የፕሪመር ቅደም ተከተልን ያካትታል. በመቀጠልም ሰንሰለቶችን ለመለየት ፎርማሚድ ወደ ቱቦዎች ተጨምሯል, እና ኤሌክትሮፊዮራይዝስ በ polyacrylamide gel ውስጥ በአራት መስመሮች ውስጥ ይከናወናል. በስሚዝ እና ሁንካፒለር ልዩነት ዲዲዮክሲኑክሊዮታይድ በአራት የተለያዩ ማቅለሚያዎች ተለጥፏል እና PCR በአንድ ቱቦ ውስጥ ይከናወናል. ከዚያም በ polyacrylamide gel electrophoresis ወቅት በጄል ውስጥ በተወሰነ ቦታ ላይ ያለው የሌዘር ጨረር የማቅለሚያዎችን እንቅስቃሴ ያበረታታል, እና ጠቋሚው የትኛው ኑክሊዮታይድ በጄል በኩል እንደሚፈልስ ይወስናል. መጀመሪያ ላይ ስሚዝ ተስፋ አስቆራጭ ነበር - በጣም ዝቅተኛ መጠን ያለው ቀለም መጠቀም የኑክሊዮታይድ ክልሎች የማይነጣጠሉ ወደመሆኑ እውነታ ይመራል ብሎ ፈራ። ይሁን እንጂ ስለ ሌዘር ቴክኖሎጂ ጥሩ ግንዛቤ ስለነበረው ብዙም ሳይቆይ ለጨረር ጨረር በሚጋለጥበት ጊዜ ፍሎረሰንት የሚፈጥሩ ልዩ የፍሎረክሮም ማቅለሚያዎችን በመጠቀም መውጫ መንገድ አገኘ።

(የተሟላ ስሪት ጠቅ በማድረግ - 4,08 ሜባ) ትንሽ ህትመት፡ የዲኤንኤ ቅደም ተከተል ከአውቶማቲክ ተከታታይ ማሽን የተገኘ አውቶማቲክ ቅደም ተከተል በመጠቀም ዲኮድ ተደርጓል። እያንዳንዱ ቀለም ከአራቱ መሠረቶች አንዱ ጋር ይዛመዳል

በሳንገር ዘዴ ክላሲካል ስሪት ውስጥ ፣ ከተተነተነው የዲ ኤን ኤ ክሮች ውስጥ አንዱ በዲ ኤን ኤ ፖሊሜሬሴስ ኢንዛይም የተጨማሪ ገመድ ውህደት እንደ አብነት ይሠራል ፣ ከዚያ የዲ ኤን ኤ ቁርጥራጮች በጄል ውስጥ ባለው መጠን ይደረደራሉ። በምላሽ ጊዜ በዲ ኤን ኤ ውስጥ የተካተተው እና የምላሽ ምርቶችን ቀጣይ ምስላዊነት የሚፈቅድ እያንዳንዱ ቁራጭ ከተርሚናል መሠረት ጋር በሚዛመድ የፍሎረሰንት ቀለም ይሰየማል (ይህ በገጽ 124 ላይ ተብራርቷል)። ስለዚህ, የዚህ ክፍልፋይ ፍሎረሰንት ለዚህ መሠረት መለያ ይሆናል. ከዚያ የምላሽ ምርቶችን መለየት እና እይታን ለማካሄድ ብቻ ይቀራል። ውጤቶቹ በኮምፒዩተር የተተነተነ እና ከአራት ኑክሊዮታይድ ጋር የሚዛመዱ ባለቀለም ጫፎች እንደ ቅደም ተከተል ቀርቧል። ከዚያም መረጃው በቀጥታ ወደ ኮምፒዩተሩ የመረጃ ሥርዓት ይተላለፋል፣ ይህም ጊዜ የሚፈጅ እና አንዳንዴም የሚያሰቃይ የውሂብ ማስገባት ሂደትን ያስወግዳል ይህም ቅደም ተከተል በጣም አስቸጋሪ ያደርገዋል።

» ስለ መጽሐፉ ተጨማሪ መረጃ እባክዎን ይጎብኙ የአሳታሚው ድር ጣቢያ
» ማውጫ
» የተቀነጨበ

ለ Khabrozhiteli በኩፖኑ ላይ 25% ቅናሽ - PCR

ምንጭ: hab.com