Polümeraasi ahelreaktsioon (PCR) on molekulaarbioloogia meetod, mis võimaldab tuvastada väikeses koguses desoksüribonukleiinhapet (DNA) bioloogilises materjalis, täpsem alt selle teatud fragmente, ja korrutada need mitmekordselt. Seejärel tuvastatakse need visuaalselt geelelektroforeesiga. Reaktsiooni töötas välja 1983. aastal K. Mullis ja see on kantud viimaste aastate silmapaistvate avastuste nimekirja.
Millised on PCR-i mehhanismid
Kogu tehnika põhineb nukleiinhapete võimel ise paljuneda, mis antud juhul tehakse kunstlikult laboris. DNA reprodutseerimine ei pruugi alata üheski molekuli piirkonnas, vaid ainult teatud nukleotiidjärjestusega piirkondades – lähtefragmendid. Selleks, et polümeraasi ahelreaktsioon saaks alata, on vaja praimereid (või DNA sonde). Need on teatud nukleotiidjärjestusega DNA ahela lühikesed fragmendid. Need on komplementaarsed (st vastavad) proovi DNA lähtepiirkondadele.
Muidugi peavad teadlased praimerite loomiseks uurima tehnikaga seotud nukleiinhappe nukleotiidjärjestust. Just need DNA sondid annavad reaktsiooni spetsiifilisuse ja selle initsiatsiooni. Polümeraasi ahelreaktsioon ei lähe läbi, kui proovis ei leidu vähem alt ühte soovitud DNA molekuli. Üldiselt on reaktsiooni toimumiseks vajalikud ül altoodud praimerid, nukleotiidide komplekt ja kuumuskindel DNA polümeraas. Viimane on ensüüm – proovi põhjal uute nukleiinhappemolekulide sünteesi katalüsaator. Kõik need ained, sealhulgas bioloogiline materjal, milles on vaja tuvastada DNA-d, ühendatakse reaktsiooniseguks (lahuseks). See asetatakse spetsiaalsesse termostaati, mis soojendab ja jahutab väga kiiresti teatud aja jooksul - tsükli. Tavaliselt on 30-50.
Kuidas see reaktsioon toimib
Selle olemus seisneb selles, et ühe tsükli jooksul kinnituvad praimerid soovitud DNA osadele, misjärel see kahekordistub ensüümi toimel. Saadud DNA ahelate põhjal sünteesitakse järgnevates tsüklites järjest uued ja uued identsed molekuli fragmendid.
Polümeraasi ahelreaktsioon kulgeb järjestikku, eristatakse selle järgmisi etappe. Esimest iseloomustab toote koguse kahekordistumine iga kütte- ja jahutustsükli jooksul. Teises etapis reaktsioon aeglustub, kuna ensüüm kahjustub ja kaob aktiivsus. Lisaks ammenduvad nukleotiidide ja praimerite varud. Viimasel etapil - platoo - tooted enam ei kogune,sest reaktiivid on otsas.
Kus seda kasutatakse
Kahtlemata leiab polümeraasi ahelreaktsioon kõige laiemat rakendust meditsiinis ja teaduses. Seda kasutatakse üld- ja erabioloogias, veterinaarmeditsiinis, farmaatsias ja isegi ökoloogias. Veelgi enam, viimastes teevad nad seda toiduainete ja keskkonnaobjektide kvaliteedi jälgimiseks. Polümeraasi ahelreaktsiooni kasutatakse kohtuekspertiisi praktikas aktiivselt isaduse kinnitamiseks ja isiku tuvastamiseks. Kohtuekspertiisis ja ka paleontoloogias on see meetod sageli ainus väljapääs, kuna tavaliselt on uurimiseks saadaval väga vähe DNA-d. Loomulikult on meetod leidnud väga laialdast rakendust praktilises meditsiinis. Seda on vaja sellistes valdkondades nagu geneetika, nakkushaigused ja onkoloogilised haigused.
