டிஎன்ஏ பாலிமரேஸ் சங்கிலி எதிர்வினையின் கண்டுபிடிப்பாளரும் நோபல் பரிசு பெற்றவருமான கேரி முல்லிஸ் காலமானார்

வேதியியலுக்கான நோபல் பரிசு பெற்ற அமெரிக்கர் கேரி முல்லிஸ் தனது 74வது வயதில் கலிபோர்னியாவில் காலமானார். அவரது மனைவியின் கூற்றுப்படி, ஆகஸ்ட் 7 ஆம் தேதி மரணம் நிகழ்ந்தது. நிமோனியா காரணமாக இதயம் மற்றும் சுவாசம் செயலிழப்பதே காரணம்.

டிஎன்ஏ மூலக்கூறைக் கண்டுபிடித்த ஜேம்ஸ் வாட்சன், உயிர் வேதியியலில் அவர் ஆற்றிய பங்களிப்பைப் பற்றியும், அதற்காக அவர் நோபல் பரிசு பெற்றதைப் பற்றியும் கூறுவார்.

ஜேம்ஸ் வாட்சன், ஆண்ட்ரூ பெர்ரி, கெவின் டேவிஸ் ஆகியோரின் புத்தகத்திலிருந்து ஒரு பகுதி

டிஎன்ஏ. மரபணு புரட்சியின் வரலாறு

அத்தியாயம் 7. மனித மரபணு. வாழ்க்கை காட்சி

...
பாலிமரேஸ் சங்கிலி எதிர்வினை (PCR) 1983 இல் Cetus இல் பணிபுரிந்த உயிர் வேதியியலாளர் கேரி முல்லிஸ் என்பவரால் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. இந்த எதிர்வினையின் கண்டுபிடிப்பு மிகவும் குறிப்பிடத்தக்கதாக இருந்தது. முல்லிஸ் பின்னர் நினைவு கூர்ந்தார்: “ஏப்ரல் 1983 இல் ஒரு வெள்ளிக்கிழமை மாலை, எனக்கு ஒரு பேரறிவு ஏற்பட்டது. ரெட்வுட் காடுகளின் நிலமான வடக்கு கலிபோர்னியாவில் நிலவொளியில் வளைந்து செல்லும் மலைப்பாதையில் நான் சக்கரத்தின் பின்னால் இருந்தேன். அத்தகைய சூழ்நிலையில் தான் உத்வேகம் அவரைத் தாக்கியது. வடக்கு கலிபோர்னியாவில் நுண்ணறிவை ஊக்குவிக்கும் சிறப்பு சாலைகள் உள்ளன என்பது அல்ல; ஒருமுறை அவனது நண்பன் முல்லிஸ் பனி படர்ந்த இரட்டைப் பாதையில் அஜாக்கிரதையாக வேகமாகச் செல்வதைக் கண்டான், அது அவனைத் தொந்தரவு செய்யவில்லை. ஒரு நண்பர் நியூயார்க் டைம்ஸிடம் கூறினார்: “முல்லிஸ் ஒரு ரெட்வுட் மரத்தில் மோதி இறந்துவிடுவார் என்று ஒரு பார்வை இருந்தது. அதனால், சாலையோரம் செம்பருத்தி மரங்கள் வளர்ந்தாலொழிய, வாகனம் ஓட்டும் போது எதற்கும் பயப்படுவதில்லை” என்றார். சாலை நெடுகிலும் ரெட்வுட்கள் இருப்பதால் முல்லிஸ் கவனம் செலுத்த வேண்டிய கட்டாயம் ஏற்பட்டது... இதோ ஒரு நுண்ணறிவு. முல்லிஸ் தனது கண்டுபிடிப்புக்காக 1993 இல் வேதியியலுக்கான நோபல் பரிசைப் பெற்றார், அதன் பிறகு அவரது செயல்களில் இன்னும் அந்நியராக மாறினார். உதாரணமாக, எய்ட்ஸ் எச்ஐவியுடன் தொடர்புடையது அல்ல என்ற திருத்தல்வாதக் கோட்பாட்டின் ஆதரவாளர், இது அவரது சொந்த நற்பெயரைக் கணிசமாகக் குறைமதிப்பிற்கு உட்படுத்தியது மற்றும் மருத்துவர்களுடன் தலையிட்டது.

PCR என்பது மிகவும் எளிமையான எதிர்வினை. அதைச் செயல்படுத்த, தேவையான டிஎன்ஏ துண்டின் வெவ்வேறு இழைகளின் எதிர் முனைகளுக்கு இணையாக இரண்டு வேதியியல் ரீதியாக ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட ப்ரைமர்கள் நமக்குத் தேவை. ப்ரைமர்கள் ஒற்றை இழை டிஎன்ஏவின் குறுகிய பகுதிகளாகும், ஒவ்வொன்றும் சுமார் 20 அடிப்படை ஜோடி நீளம் கொண்டது. ப்ரைமர்களின் தனித்தன்மை என்னவென்றால், அவை பெருக்கப்பட வேண்டிய டிஎன்ஏ பிரிவுகளுக்கு ஒத்திருக்கின்றன, அதாவது டிஎன்ஏ டெம்ப்ளேட்.

(படம் கிளிக் செய்யக்கூடியது) கேரி முல்லிஸ், PCR இன் கண்டுபிடிப்பாளர்

PCR இன் தனித்தன்மையானது டெம்ப்ளேட் மற்றும் ப்ரைமர்கள், குறுகிய செயற்கை ஒலிகோநியூக்ளியோடைடுகள் இடையே நிரப்பு வளாகங்களை உருவாக்குவதை அடிப்படையாகக் கொண்டது. ஒவ்வொரு ப்ரைமரும் இரட்டை இழை டெம்ப்ளேட்டின் இழைகளில் ஒன்றிற்கு நிரப்புகிறது மற்றும் பெருக்கப்பட்ட பகுதியின் தொடக்கத்தையும் முடிவையும் கட்டுப்படுத்துகிறது. உண்மையில், இதன் விளைவாக உருவாகும் "மேட்ரிக்ஸ்" ஒரு முழு மரபணு ஆகும், மேலும் அதிலிருந்து நமக்கு ஆர்வமுள்ள துண்டுகளை தனிமைப்படுத்துவதே எங்கள் குறிக்கோள். இதைச் செய்ய, டிஎன்ஏ இழைகளைப் பிரிக்க இரட்டை இழைகள் கொண்ட டிஎன்ஏ டெம்ப்ளேட் பல நிமிடங்களுக்கு 95 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பப்படுத்தப்படுகிறது. இரண்டு டிஎன்ஏ இழைகளுக்கு இடையே உள்ள ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் உடைந்திருப்பதால் இந்த நிலை டினாடரேஷன் என்று அழைக்கப்படுகிறது. இழைகள் பிரிக்கப்பட்டவுடன், ப்ரைமர்கள் ஒற்றை-இழைக்கப்பட்ட டெம்ப்ளேட்டுடன் பிணைக்க அனுமதிக்க வெப்பநிலை குறைக்கப்படுகிறது. டிஎன்ஏ பாலிமரேஸ் நியூக்ளியோடைடு சங்கிலியின் நீட்டிப்புடன் பிணைப்பதன் மூலம் டிஎன்ஏ பிரதியெடுப்பைத் தொடங்குகிறது. டிஎன்ஏ பாலிமரேஸ் என்சைம் டெம்ப்ளேட் இழையை ப்ரைமரைப் பயன்படுத்தி ப்ரைமராக அல்லது நகலெடுப்பதற்கான எடுத்துக்காட்டு. முதல் சுழற்சியின் விளைவாக, ஒரு குறிப்பிட்ட டிஎன்ஏ பிரிவின் பல தொடர் இரட்டிப்பைப் பெறுகிறோம். அடுத்து இந்த நடைமுறையை மீண்டும் செய்கிறோம். ஒவ்வொரு சுழற்சிக்குப் பிறகும் ஒரு இலக்குப் பகுதியை இரட்டை அளவில் பெறுகிறோம். இருபத்தி ஐந்து PCR சுழற்சிகளுக்குப் பிறகு (அதாவது இரண்டு மணி நேரத்திற்குள்), அசல் விட 225 மடங்கு அதிகமான தொகையில் (அதாவது, தோராயமாக 34 மில்லியன் மடங்கு பெருக்கியுள்ளோம்) டிஎன்ஏ பகுதி நமக்கு ஆர்வமாக உள்ளது. உண்மையில், உள்ளீட்டில், ப்ரைமர்கள், டெம்ப்ளேட் டிஎன்ஏ, டிஎன்ஏ பாலிமரேஸ் என்சைம் மற்றும் இலவச அடிப்படைகள் ஏ, சி, ஜி மற்றும் டி ஆகியவற்றின் கலவையைப் பெற்றோம், ஒரு குறிப்பிட்ட எதிர்வினை தயாரிப்பின் அளவு (ப்ரைமர்களால் வரையறுக்கப்பட்டது) அதிவேகமாக வளர்கிறது, மேலும் எண்ணிக்கை "நீண்ட" டிஎன்ஏ பிரதிகள் நேரியல், எனவே எதிர்வினை தயாரிப்புகள் ஆதிக்கம் செலுத்துகின்றன.

விரும்பிய டிஎன்ஏ பிரிவின் பெருக்கம்: பாலிமரேஸ் சங்கிலி எதிர்வினை

PCR இன் ஆரம்ப நாட்களில், முக்கிய பிரச்சனை பின்வருமாறு: ஒவ்வொரு வெப்பமூட்டும்-குளிரூட்டும் சுழற்சியின் பின்னர், DNA பாலிமரேஸ் எதிர்வினை கலவையில் சேர்க்கப்பட வேண்டும், ஏனெனில் அது 95 ° C வெப்பநிலையில் செயலிழக்கப்பட்டது. எனவே, ஒவ்வொரு 25 சுழற்சிகளுக்கும் முன்பு அதை மீண்டும் சேர்க்க வேண்டியிருந்தது. எதிர்வினை செயல்முறை ஒப்பீட்டளவில் திறமையற்றது, நிறைய நேரம் மற்றும் பாலிமரேஸ் என்சைம் தேவைப்பட்டது, மேலும் பொருள் மிகவும் விலை உயர்ந்தது. அதிர்ஷ்டவசமாக, இயற்கை அன்னை மீட்புக்கு வந்தார். பல விலங்குகள் 37 °C க்கும் அதிகமான வெப்பநிலையில் வசதியாக இருக்கும். 37 டிகிரி செல்சியஸ் ஏன் நமக்கு முக்கியமானதாக மாறியது? இந்த வெப்பநிலை E. coli க்கு உகந்ததாக இருப்பதால், PCR க்கான பாலிமரேஸ் என்சைம் முதலில் பெறப்பட்டது. இயற்கையில் நுண்ணுயிரிகள் உள்ளன, அவற்றின் புரதங்கள், மில்லியன் கணக்கான ஆண்டுகளில் இயற்கையான தேர்வில், அதிக வெப்பநிலைக்கு மிகவும் எதிர்ப்புத் தெரிவிக்கின்றன. தெர்மோபிலிக் பாக்டீரியாவிலிருந்து டிஎன்ஏ பாலிமரேஸ்களைப் பயன்படுத்த முன்மொழியப்பட்டது. இந்த நொதிகள் தெர்மோஸ்டபிள் மற்றும் பல எதிர்வினை சுழற்சிகளைத் தாங்கும் திறன் கொண்டவை. அவற்றின் பயன்பாடு PCR ஐ எளிமைப்படுத்தவும் தானியங்குபடுத்தவும் சாத்தியமாக்கியது. யெல்லோஸ்டோன் தேசிய பூங்காவின் வெப்ப நீரூற்றுகளில் வாழும் தெர்மஸ் அக்வாடிகஸ் என்ற பாக்டீரியத்திலிருந்து முதல் தெர்மோஸ்டபிள் டிஎன்ஏ பாலிமரேஸ்கள் தனிமைப்படுத்தப்பட்டு, டாக் பாலிமரேஸ் என்று பெயரிடப்பட்டது.

பிசிஆர் விரைவில் மனித ஜீனோம் திட்டத்தின் வேலைக் குதிரையாக மாறியது. பொதுவாக, இந்த செயல்முறை முல்லிஸ் உருவாக்கியதிலிருந்து வேறுபட்டதல்ல, இது இப்போது தானியங்கு செய்யப்பட்டுள்ளது. பிளாஸ்டிக் சோதனைக் குழாய்களில் திரவத் துளிகளை சிரமத்துடன் ஊற்றும் மங்கலான பட்டதாரி மாணவர்களின் கூட்டத்தை நாங்கள் இனி நம்பியிருக்கவில்லை. மூலக்கூறு மரபணு ஆராய்ச்சியை மேற்கொள்ளும் நவீன ஆய்வகங்களில், இந்த வேலை ரோபோ கன்வேயர்களில் செய்யப்படுகிறது. ஹ்யூமன் ஜீனோம் போன்ற பெரிய வரிசைப்படுத்தல் திட்டத்தில் ஈடுபட்டுள்ள PCR ரோபோக்கள் அதிக அளவு வெப்ப-நிலையான பாலிமரேஸ் உடன் இடைவிடாமல் வேலை செய்கின்றன. மனித ஜீனோம் திட்டத்தில் பணிபுரியும் சில விஞ்ஞானிகள், PCR காப்புரிமையின் உரிமையாளரான ஐரோப்பிய தொழில்துறை மருந்து நிறுவனமான Hoffmann-LaRoche மூலம் நுகர்பொருட்களின் விலையில் நியாயமற்ற முறையில் அதிக ராயல்டிகள் சேர்க்கப்பட்டதால் கோபமடைந்தனர்.

மற்றொரு "ஓட்டுதல் கொள்கை" டிஎன்ஏ வரிசைமுறை முறையாகும். இந்த முறையின் வேதியியல் அடிப்படையானது அந்த நேரத்தில் புதியதாக இல்லை: 1970 களின் நடுப்பகுதியில் பிரெட் சாங்கர் உருவாக்கிய அதே புத்திசாலித்தனமான முறையை இன்டர்ஸ்டேட் ஹ்யூமன் ஜெனோம் திட்டம் (HGP) ஏற்றுக்கொண்டது. வரிசைப்படுத்தல் அடைய முடிந்த ஆட்டோமேஷனின் அளவு மற்றும் பட்டத்தில் புதுமை இருந்தது.

தானியங்கு வரிசைமுறையானது கலிபோர்னியா இன்ஸ்டிடியூட் ஆப் டெக்னாலஜியில் உள்ள லீ ஹூட்டின் ஆய்வகத்தில் முதலில் உருவாக்கப்பட்டது. அவர் மொன்டானாவில் உள்ள உயர்நிலைப் பள்ளியில் பயின்றார் மற்றும் காலேஜ் கால்பந்தாட்ட வீரராக விளையாடினார்; ஹூட்டிற்கு நன்றி, அணி ஒன்றுக்கு மேற்பட்ட முறை மாநில சாம்பியன்ஷிப்பை வென்றது. அவரது குழுப்பணி திறன்கள் அவரது அறிவியல் வாழ்க்கையில் கைக்கு வந்தன. ஹூட்டின் ஆய்வகம் வேதியியலாளர்கள், உயிரியலாளர்கள் மற்றும் பொறியாளர்களைக் கொண்ட ஒரு மோட்லி குழுவினரால் பணியமர்த்தப்பட்டது, மேலும் அவரது ஆய்வகம் விரைவில் தொழில்நுட்ப கண்டுபிடிப்புகளில் முன்னணியில் இருந்தது.

உண்மையில், தானியங்கி வரிசைமுறை முறையானது லாயிட் ஸ்மித் மற்றும் மைக் ஹன்காபில்லர் ஆகியோரால் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. மைக் ஹன்காபில்லர், பின்னர் ஹூட்டின் ஆய்வகத்தில் பணிபுரிந்தார், லாயிட் ஸ்மித்தை அணுகி, மேம்படுத்தப்பட்ட வரிசைமுறை முறைக்கான முன்மொழிவுடன், ஒவ்வொரு வகை அடித்தளமும் வெவ்வேறு வண்ணங்களில் இருக்கும். அத்தகைய யோசனை சாங்கர் செயல்முறையின் செயல்திறனை நான்கு மடங்கு அதிகரிக்கும். சாங்கரில், டிஎன்ஏ பாலிமரேஸின் பங்கேற்புடன் நான்கு குழாய்கள் ஒவ்வொன்றிலும் (அடிப்படைகளின் எண்ணிக்கையின்படி) வரிசைப்படுத்தும் போது, ​​ஒரு ப்ரைமர் சீக்வென்ஸ் உட்பட வெவ்வேறு நீளங்களின் தனித்தன்மை வாய்ந்த ஒலிகோநியூக்ளியோடைடுகள் உருவாகின்றன. அடுத்து, சங்கிலி பிரிப்பிற்காக குழாய்களில் ஃபார்மைமைடு சேர்க்கப்பட்டது மற்றும் பாலிஅக்ரிலாமைடு ஜெல் எலக்ட்ரோபோரேசிஸ் நான்கு பாதைகளில் செய்யப்பட்டது. ஸ்மித் மற்றும் ஹன்காபில்லரின் பதிப்பில், டியோக்சிநியூக்ளியோடைடுகள் நான்கு வெவ்வேறு சாயங்களுடன் லேபிளிடப்பட்டு PCR ஒரு குழாயில் செய்யப்படுகிறது. பின்னர், பாலிஅக்ரிலாமைடு ஜெல் எலக்ட்ரோபோரேசிஸின் போது, ​​ஜெல்லில் ஒரு குறிப்பிட்ட இடத்தில் உள்ள லேசர் கற்றை சாயங்களின் செயல்பாட்டைத் தூண்டுகிறது, மேலும் தற்போது ஜெல் மூலம் எந்த நியூக்ளியோடைடு இடம்பெயர்கிறது என்பதை கண்டறிதல் தீர்மானிக்கிறது. முதலில், ஸ்மித் அவநம்பிக்கையுடன் இருந்தார் - மிகக் குறைந்த அளவிலான சாயத்தைப் பயன்படுத்துவது நியூக்ளியோடைடு பகுதிகளை பிரித்தறிய முடியாத நிலைக்கு வழிவகுக்கும் என்று அவர் அஞ்சினார். இருப்பினும், லேசர் தொழில்நுட்பத்தைப் பற்றிய சிறந்த புரிதலைக் கொண்ட அவர், லேசர் கதிர்வீச்சுக்கு வெளிப்படும் போது ஒளிரும் சிறப்பு ஃப்ளோரோக்ரோம் சாயங்களைப் பயன்படுத்தி சூழ்நிலையிலிருந்து ஒரு வழியைக் கண்டுபிடித்தார்.

(முழு பதிப்பு கிளிக் மூலம் - 4,08 எம்பி) ஃபைன் பிரிண்ட்: டிஎன்ஏ வரிசை வரிசைப்படுத்தப்பட்ட ஒரு தானியங்கி சீக்வென்சரைப் பயன்படுத்தி, ஒரு தானியங்கி வரிசைமுறை இயந்திரத்திலிருந்து பெறப்பட்டது. ஒவ்வொரு நிறமும் நான்கு அடிப்படைகளில் ஒன்றுக்கு ஒத்திருக்கிறது

சாங்கர் முறையின் உன்னதமான பதிப்பில், பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்ட டிஎன்ஏவின் இழைகளில் ஒன்று, டிஎன்ஏ பாலிமரேஸ் என்சைம் மூலம் ஒரு நிரப்பு இழையின் தொகுப்புக்கான டெம்ப்ளேட்டாக செயல்படுகிறது, பின்னர் டிஎன்ஏ துண்டுகளின் வரிசை அளவு அடிப்படையில் ஜெல்லில் வரிசைப்படுத்தப்படுகிறது. ஒவ்வொரு துண்டுகளும், டிஎன்ஏவில் தொகுப்பின் போது சேர்க்கப்பட்டு, எதிர்வினை தயாரிப்புகளை அடுத்தடுத்த காட்சிப்படுத்தலை அனுமதிக்கிறது, முனைய தளத்துடன் தொடர்புடைய ஃப்ளோரசன்ட் சாயத்துடன் லேபிளிடப்பட்டுள்ளது (இது ப. 124 இல் விவாதிக்கப்பட்டது); எனவே, இந்த துண்டின் ஒளிரும் தன்மை கொடுக்கப்பட்ட தளத்திற்கு அடையாளங்காட்டியாக இருக்கும். பின்னர் எஞ்சியிருப்பது கண்டறிதல் மற்றும் எதிர்வினை தயாரிப்புகளைக் காட்சிப்படுத்துவது மட்டுமே. முடிவுகள் கணினி மூலம் பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டு நான்கு நியூக்ளியோடைடுகளுடன் தொடர்புடைய பல வண்ண சிகரங்களின் வரிசையாக வழங்கப்படுகின்றன. தகவல் பின்னர் கணினியின் தகவல் அமைப்புக்கு நேரடியாக மாற்றப்படுகிறது, இது நேரத்தை எடுத்துக்கொள்ளும் மற்றும் சில நேரங்களில் வலிமிகுந்த தரவு உள்ளீடு செயல்முறையை நீக்குகிறது, இது வரிசைப்படுத்தலை மிகவும் கடினமாக்குகிறது.

» புத்தகத்தைப் பற்றிய கூடுதல் விவரங்களை இங்கே காணலாம் வெளியீட்டாளரின் இணையதளம்
» உள்ளடக்க அட்டவணை
» பகுதி

கூப்பனைப் பயன்படுத்தி Khabrozhiteleyக்கு 25% தள்ளுபடி - பிசிஆர்

ஆதாரம்: www.habr.com