DNA পলিমারেজ চেইন রিঅ্যাকশনের উদ্ভাবক নোবেল বিজয়ী ক্যারি মুলিস মারা গেছেন

আমেরিকান রসায়নে নোবেল বিজয়ী ক্যারি মুলিস ৭৪ বছর বয়সে ক্যালিফোর্নিয়ায় মারা গেছেন। স্ত্রীর ভাষ্যমতে, গত ৭ আগস্ট মৃত্যু হয়। কারণ নিউমোনিয়ার কারণে হৃদযন্ত্র এবং শ্বাসযন্ত্রের ব্যর্থতা।

জেমস ওয়াটসন নিজেই, ডিএনএ অণুর আবিষ্কারক, জৈব রসায়নে তাঁর অবদান এবং যার জন্য তিনি নোবেল পুরস্কার পেয়েছিলেন সে সম্পর্কে আমাদের বলবেন।

জেমস ওয়াটসন, অ্যান্ড্রু বেরি, কেভিন ডেভিসের বই থেকে উদ্ধৃতি

ডিএনএ। জেনেটিক বিপ্লবের ইতিহাস

অধ্যায় 7. মানুষের জিনোম। জীবনের দৃশ্যকল্প

...
পলিমারেজ চেইন রিঅ্যাকশন (পিসিআর) 1983 সালে বায়োকেমিস্ট কেরি মুলিস দ্বারা উদ্ভাবিত হয়েছিল, যিনি সেটাসে কাজ করেছিলেন। এই প্রতিক্রিয়া আবিষ্কার বেশ উল্লেখযোগ্য ছিল. মুলিস পরে স্মরণ করেছিলেন: “1983 সালের এপ্রিলের এক শুক্রবার সন্ধ্যায়, আমার একটি এপিফেনি হয়েছিল। আমি চাকার পিছনে ছিলাম, উত্তর ক্যালিফোর্নিয়ার, রেডউড বনের দেশ, একটি চাঁদের আলো, বাঁকানো পাহাড়ি রাস্তায় গাড়ি চালাচ্ছিলাম।" এটা চিত্তাকর্ষক যে এটি এমন পরিস্থিতিতে ছিল যে অনুপ্রেরণা তাকে আঘাত করেছিল। এবং এটি এমন নয় যে উত্তর ক্যালিফোর্নিয়ার বিশেষ রাস্তা রয়েছে যা অন্তর্দৃষ্টি প্রচার করে; এটা ঠিক যে তার বন্ধু একবার মুলিসকে একটি বরফের ডুয়েল ক্যারেজওয়ে ধরে বেপরোয়া গতিতে চলতে দেখেছিল এবং এটি তাকে মোটেও বিরক্ত করেনি। একজন বন্ধু নিউ ইয়র্ক টাইমসকে বলেছিলেন: “মুলিসের একটি দৃষ্টি ছিল যে সে একটি রেডউড গাছে পড়ে মারা যাবে। তাই, গাড়ি চালানোর সময় সে কিছুতেই ভয় পায় না, যদি না রাস্তার ধারে লাল কাঠের গাছ না থাকে।” রাস্তার ধারে রেডউডের উপস্থিতি মুলিসকে মনোনিবেশ করতে বাধ্য করেছিল এবং... এখানে এটি ছিল একটি অন্তর্দৃষ্টি। মুলিস 1993 সালে তার উদ্ভাবনের জন্য রসায়নে নোবেল পুরস্কার পেয়েছিলেন এবং তারপর থেকে তার কর্মে আরও অপরিচিত হয়ে উঠেছে। উদাহরণস্বরূপ, তিনি সংশোধনবাদী তত্ত্বের একজন সমর্থক যে এইডস এইচআইভির সাথে সম্পর্কিত নয়, যা উল্লেখযোগ্যভাবে তার নিজের খ্যাতিকে ক্ষুন্ন করেছে এবং ডাক্তারদের সাথে হস্তক্ষেপ করেছে।

পিসিআর একটি মোটামুটি সহজ প্রতিক্রিয়া। এটি চালানোর জন্য, আমাদের দুটি রাসায়নিকভাবে সংশ্লেষিত প্রাইমার প্রয়োজন যা প্রয়োজনীয় ডিএনএ খণ্ডের বিভিন্ন স্ট্র্যান্ডের বিপরীত প্রান্তের পরিপূরক। প্রাইমারগুলি হল একক-অসহায় ডিএনএর ছোট অংশ, প্রতিটি দৈর্ঘ্যে প্রায় 20 বেস জোড়া। প্রাইমারগুলির বিশেষত্ব হল যে তারা ডিএনএ বিভাগগুলির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ যেগুলিকে প্রসারিত করা দরকার, অর্থাৎ, ডিএনএ টেমপ্লেট৷

(ছবি ক্লিকযোগ্য) ক্যারি মুলিস, পিসিআরের উদ্ভাবক

PCR এর নির্দিষ্টতা টেমপ্লেট এবং প্রাইমার, সংক্ষিপ্ত সিন্থেটিক অলিগোনিউক্লিওটাইডের মধ্যে পরিপূরক কমপ্লেক্স গঠনের উপর ভিত্তি করে। প্রতিটি প্রাইমার ডাবল-স্ট্র্যান্ডেড টেমপ্লেটের একটি স্ট্র্যান্ডের পরিপূরক এবং পরিবর্ধিত অঞ্চলের শুরু এবং শেষ সীমাবদ্ধ করে। প্রকৃতপক্ষে, ফলস্বরূপ "ম্যাট্রিক্স" একটি সম্পূর্ণ জিনোম, এবং আমাদের লক্ষ্য হল এটি থেকে আমাদের আগ্রহের টুকরোগুলিকে বিচ্ছিন্ন করা। এটি করার জন্য, ডাবল-স্ট্র্যান্ডেড ডিএনএ টেমপ্লেটটি ডিএনএ স্ট্র্যান্ডগুলিকে আলাদা করার জন্য কয়েক মিনিটের জন্য 95 °C এ উত্তপ্ত করা হয়। দুটি ডিএনএ স্ট্র্যান্ডের মধ্যে হাইড্রোজেন বন্ধন ভেঙ্গে যাওয়ার কারণে এই পর্যায়টিকে বিকৃতকরণ বলা হয়। একবার স্ট্র্যান্ডগুলি আলাদা হয়ে গেলে, প্রাইমারগুলিকে একক-স্ট্রেন্ডেড টেমপ্লেটের সাথে আবদ্ধ করার অনুমতি দেওয়ার জন্য তাপমাত্রা কমানো হয়। ডিএনএ পলিমারেজ নিউক্লিওটাইড চেইনের একটি প্রসারিত সাথে আবদ্ধ হয়ে ডিএনএ প্রতিলিপি শুরু করে। এনজাইম ডিএনএ পলিমারেজ একটি প্রাইমার হিসাবে একটি প্রাইমার ব্যবহার করে টেমপ্লেট স্ট্র্যান্ডের প্রতিলিপি করে বা অনুলিপি করার উদাহরণ হিসাবে। প্রথম চক্রের ফলস্বরূপ, আমরা একটি নির্দিষ্ট ডিএনএ বিভাগের একাধিক অনুক্রমিক দ্বিগুণ পাই। পরবর্তী আমরা এই পদ্ধতি পুনরাবৃত্তি। প্রতিটি চক্রের পরে আমরা দ্বিগুণ পরিমাণে একটি লক্ষ্য এলাকা প্রাপ্ত করি। পঁচিশটি পিসিআর চক্রের পরে (অর্থাৎ, দুই ঘণ্টারও কম সময়ে), আমাদের কাছে আমাদের আগ্রহের ডিএনএ অঞ্চলটি আসল থেকে 225 গুণ বেশি পরিমাণে রয়েছে (অর্থাৎ, আমরা এটিকে প্রায় 34 মিলিয়ন বার প্রশস্ত করেছি)। প্রকৃতপক্ষে, ইনপুটে আমরা প্রাইমার, টেমপ্লেট ডিএনএ, ডিএনএ পলিমারেজ এনজাইম এবং ফ্রি বেস A, C, G এবং T এর মিশ্রণ পেয়েছি, একটি নির্দিষ্ট প্রতিক্রিয়া পণ্যের পরিমাণ (প্রাইমার দ্বারা সীমিত) দ্রুতগতিতে বৃদ্ধি পায়, এবং সংখ্যা "দীর্ঘ" ডিএনএ কপিগুলি রৈখিক, তাই প্রতিক্রিয়ায় পণ্যগুলি প্রাধান্য পায়।

পছন্দসই ডিএনএ বিভাগের পরিবর্ধন: পলিমারেজ চেইন প্রতিক্রিয়া

পিসিআর-এর প্রাথমিক দিনগুলিতে, প্রধান সমস্যাটি ছিল নিম্নলিখিত: প্রতিটি গরম-ঠান্ডা চক্রের পরে, ডিএনএ পলিমারেজকে প্রতিক্রিয়া মিশ্রণে যোগ করতে হয়েছিল, যেহেতু এটি 95 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় নিষ্ক্রিয় ছিল। অতএব, প্রতিটি 25টি চক্রের আগে এটি পুনরায় যুক্ত করা প্রয়োজন ছিল। প্রতিক্রিয়া পদ্ধতিটি তুলনামূলকভাবে অদক্ষ ছিল, অনেক সময় এবং পলিমারেজ এনজাইমের প্রয়োজন ছিল এবং উপাদানটি খুব ব্যয়বহুল ছিল। সৌভাগ্যক্রমে, মা প্রকৃতি উদ্ধার করতে এসেছিল। অনেক প্রাণী 37 ডিগ্রি সেলসিয়াসের চেয়ে অনেক বেশি তাপমাত্রায় স্বাচ্ছন্দ্য বোধ করে। কেন 37 ডিগ্রি সেলসিয়াস চিত্রটি আমাদের জন্য গুরুত্বপূর্ণ হয়ে উঠেছে? এটি ঘটেছে কারণ এই তাপমাত্রা E. coli-এর জন্য সর্বোত্তম, যেখান থেকে PCR-এর জন্য পলিমারেজ এনজাইম প্রাপ্ত হয়েছিল। প্রকৃতিতে এমন অণুজীব রয়েছে যাদের প্রোটিন, প্রাকৃতিক নির্বাচনের লক্ষ লক্ষ বছর ধরে, উচ্চ তাপমাত্রার জন্য আরও প্রতিরোধী হয়ে উঠেছে। থার্মোফিলিক ব্যাকটেরিয়া থেকে ডিএনএ পলিমারেজ ব্যবহার করার প্রস্তাব করা হয়েছে। এই এনজাইমগুলি থার্মোস্টেবল হয়ে উঠেছে এবং অনেক প্রতিক্রিয়া চক্র সহ্য করতে সক্ষম হয়েছিল। তাদের ব্যবহার পিসিআর সহজীকরণ এবং স্বয়ংক্রিয় করা সম্ভব করেছে। প্রথম থার্মোস্টেবল ডিএনএ পলিমারেজগুলির মধ্যে একটি ব্যাকটেরিয়াম থার্মাস অ্যাকুয়াটিকাস থেকে বিচ্ছিন্ন ছিল, যা ইয়েলোস্টোন ন্যাশনাল পার্কের উষ্ণ প্রস্রবণে বাস করে এবং নাম দেওয়া হয়েছিল টাক পলিমারেজ।

পিসিআর দ্রুত হিউম্যান জিনোম প্রজেক্টের ওয়ার্কহরস হয়ে ওঠে। সাধারণভাবে, প্রক্রিয়াটি Mullis দ্বারা বিকশিত একটি থেকে ভিন্ন নয়, এটি সবেমাত্র স্বয়ংক্রিয় হয়েছে। প্লাস্টিকের টেস্টটিউবে তরল ফোঁটা ঢেলে শ্রমসাধ্য স্নাতক ছাত্রদের ভিড়ের উপর আমরা আর নির্ভরশীল ছিলাম না। আণবিক জেনেটিক গবেষণা চালানো আধুনিক পরীক্ষাগারগুলিতে, এই কাজটি রোবোটিক পরিবাহকগুলিতে সঞ্চালিত হয়। পিসিআর রোবটগুলি হিউম্যান জিনোমের মতো বড় একটি সিকোয়েন্সিং প্রকল্পে জড়িত তাপ-স্থিতিশীল পলিমারেজের বিশাল পরিমাণের সাথে নিরলসভাবে কাজ করে। হিউম্যান জিনোম প্রজেক্টে কাজ করা কিছু বিজ্ঞানী পিসিআর পেটেন্টের মালিক, ইউরোপীয় শিল্প ফার্মাসিউটিক্যাল জায়ান্ট হফম্যান-লারোচে দ্বারা অযৌক্তিকভাবে উচ্চ রয়্যালটি যোগ করায় ক্ষুব্ধ হন।

আরেকটি "ড্রাইভিং নীতি" ছিল ডিএনএ সিকোয়েন্সিং পদ্ধতি। এই পদ্ধতির রাসায়নিক ভিত্তি তখন আর নতুন ছিল না: ইন্টারস্টেট হিউম্যান জিনোম প্রজেক্ট (এইচজিপি) একই উদ্ভাবনী পদ্ধতি গ্রহণ করেছিল যা ফ্রেড স্যাঙ্গার 1970-এর দশকের মাঝামাঝি সময়ে তৈরি করেছিলেন। উদ্ভাবনটি অটোমেশনের স্কেল এবং ডিগ্রির মধ্যে রয়েছে যা সিকোয়েন্সিং অর্জন করতে সক্ষম হয়েছিল।

অটোমেটেড সিকোয়েন্সিং মূলত ক্যালিফোর্নিয়া ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজিতে লি হুডের গবেষণাগারে তৈরি করা হয়েছিল। তিনি মন্টানার হাই স্কুলে পড়াশোনা করেন এবং কোয়ার্টারব্যাক হিসেবে কলেজ ফুটবল খেলেন; হুডকে ধন্যবাদ, দল একাধিকবার রাজ্য চ্যাম্পিয়নশিপ জিতেছে। তার টিমওয়ার্ক দক্ষতাও তার বৈজ্ঞানিক কর্মজীবনে কাজে এসেছে। হুডের গবেষণাগারে রসায়নবিদ, জীববিজ্ঞানী এবং প্রকৌশলীদের একটি বিচিত্র ক্রু দ্বারা কর্মরত ছিলেন এবং তার গবেষণাগারটি শীঘ্রই প্রযুক্তিগত উদ্ভাবনে একটি নেতা হয়ে ওঠে।

প্রকৃতপক্ষে, স্বয়ংক্রিয় সিকোয়েন্সিং পদ্ধতিটি লয়েড স্মিথ এবং মাইক হাঙ্কাপিলার দ্বারা উদ্ভাবিত হয়েছিল। মাইক হাঙ্কাপিলার, তখন হুডের পরীক্ষাগারে কাজ করেন, লয়েড স্মিথের কাছে একটি উন্নত সিকোয়েন্সিং পদ্ধতির প্রস্তাব নিয়ে যান যাতে প্রতিটি ধরণের বেস আলাদাভাবে রঙ করা হবে। এই ধরনের ধারণা সেঙ্গার প্রক্রিয়ার দক্ষতাকে চারগুণ করতে পারে। সানগারে, ডিএনএ পলিমারেজের অংশগ্রহণের সাথে চারটি টিউবের প্রতিটিতে (ঘাঁটির সংখ্যা অনুসারে) সিকোয়েন্সিং করার সময়, একটি প্রাইমার সিকোয়েন্স সহ বিভিন্ন দৈর্ঘ্যের অলিগোনিউক্লিওটাইডগুলির একটি অনন্য সেট তৈরি হয়। এরপরে, শৃঙ্খল পৃথকীকরণের জন্য টিউবগুলিতে ফর্মামাইড যুক্ত করা হয়েছিল এবং পলিঅ্যাক্রিলামাইড জেল ইলেক্ট্রোফোরেসিস চার লেনে সঞ্চালিত হয়েছিল। স্মিথ এবং হাঙ্কাপিলারের সংস্করণে, ডিডিঅক্সিনিউক্লিওটাইডগুলিকে চারটি ভিন্ন রঞ্জক দ্বারা লেবেল করা হয় এবং পিসিআর একটি টিউবে সঞ্চালিত হয়। তারপরে, পলিঅ্যাক্রিলামাইড জেল ইলেক্ট্রোফোরসিসের সময়, জেলের একটি নির্দিষ্ট স্থানে একটি লেজার রশ্মি রঞ্জকগুলির কার্যকলাপকে উত্তেজিত করে এবং ডিটেক্টর নির্ধারণ করে যে কোন নিউক্লিওটাইড বর্তমানে জেলের মাধ্যমে স্থানান্তরিত হচ্ছে। প্রথমে, স্মিথ হতাশাবাদী ছিলেন - তিনি আশঙ্কা করেছিলেন যে রঞ্জকের অতি-নিম্ন মাত্রা ব্যবহার করলে নিউক্লিওটাইড অঞ্চলগুলিকে আলাদা করা যায় না। যাইহোক, লেজার প্রযুক্তি সম্পর্কে চমৎকার ধারণা থাকার কারণে, তিনি শীঘ্রই বিশেষ ফ্লুরোক্রোম রঞ্জক ব্যবহার করে পরিস্থিতি থেকে বেরিয়ে আসার উপায় খুঁজে পান যা লেজার বিকিরণের সংস্পর্শে এলে প্রতিপ্রভ হয়।

(পূর্ণ সংস্করণ ক্লিক করে - 4,08 MB) ফাইন প্রিন্ট: একটি স্বয়ংক্রিয় সিকোয়েন্সার ব্যবহার করে ডিএনএ সিকোয়েন্স সিকোয়েন্স করা হয়, একটি স্বয়ংক্রিয় সিকোয়েন্সিং মেশিন থেকে প্রাপ্ত। প্রতিটি রঙ চারটি ভিত্তির একটির সাথে মিলে যায়

স্যাঞ্জার পদ্ধতির ক্লাসিক সংস্করণে, বিশ্লেষণকৃত ডিএনএর একটি স্ট্র্যান্ড এনজাইম ডিএনএ পলিমারেজ দ্বারা একটি পরিপূরক স্ট্র্যান্ডের সংশ্লেষণের জন্য একটি টেমপ্লেট হিসাবে কাজ করে, তারপর ডিএনএ খণ্ডের ক্রমটি আকার অনুসারে জেলে সাজানো হয়। প্রতিটি খণ্ড, যা সংশ্লেষণের সময় ডিএনএ-তে অন্তর্ভুক্ত করা হয় এবং প্রতিক্রিয়া পণ্যগুলির পরবর্তী ভিজ্যুয়ালাইজেশনের অনুমতি দেয়, টার্মিনাল বেসের সাথে সম্পর্কিত একটি ফ্লুরোসেন্ট রঞ্জক দিয়ে লেবেল করা হয় (এটি পৃ. 124 এ আলোচনা করা হয়েছিল); সুতরাং, এই খণ্ডটির প্রতিপ্রভ একটি প্রদত্ত বেসের জন্য একটি শনাক্তকারী হবে। তারপর যা অবশিষ্ট থাকে তা হল সনাক্তকরণ এবং প্রতিক্রিয়া পণ্যগুলি কল্পনা করা। ফলাফলগুলি কম্পিউটার দ্বারা বিশ্লেষণ করা হয় এবং চারটি নিউক্লিওটাইডের সাথে সম্পর্কিত বহু রঙের শিখরগুলির একটি ক্রম হিসাবে উপস্থাপন করা হয়। তথ্যগুলি তখন কম্পিউটারের তথ্য সিস্টেমে সরাসরি স্থানান্তরিত হয়, সময়সাপেক্ষ এবং কখনও কখনও বেদনাদায়ক ডেটা এন্ট্রি প্রক্রিয়াটি দূর করে যা সিকোয়েন্সিংকে খুব কঠিন করে তোলে।

» বইটি সম্পর্কে আরও বিস্তারিত এখানে পাওয়া যাবে প্রকাশকের ওয়েবসাইট
» বিষয়বস্তু সূচি
» উদ্ধৃতি

Khabrozhiteley জন্য কুপন ব্যবহার করে 25% ছাড় - পিসিআর

উত্স: www.habr.com