Гол ялгаа – ПГУ ба ДНХ-ийн дараалал
ПГУ болон ДНХ-ийн дараалал тогтоох нь молекул биологийн хоёр чухал арга юм. Полимеразын гинжин урвал (ПГУ) нь ДНХ-ийн фрагментийн олон тооны хуулбарыг үүсгэдэг процесс юм. ДНХ-ийн дараалал нь тухайн ДНХ-ийн фрагментийн нуклеотидын нарийн дарааллыг бий болгодог арга юм. Энэ бол ПГУ ба ДНХ-ийн дарааллын хоорондох гол ялгаа юм. ПГУ нь ДНХ-ийн дараалал тогтоох гол алхамуудын нэг юм.
ПГУ гэж юу вэ?
Полимеразын гинжин урвал (ПГУ) нь молекул биологид хэрэглэгддэг ДНХ олшруулах арга юм. Энэ нь тодорхой нэг ДНХ-ийн фрагментийн мянгаас сая сая хувийг үйлдвэрлэдэг. Энэ аргыг 1983 онд Кари Муллис боловсруулсан. Энэ техникээр олшруулах ДНХ-ийн фрагмент нь загвар болж, ДНХ полимеразын фермент нь ПГУ-ын холимогт байгаа праймерт нэмэлт нуклеотид нэмж өгдөг. ПГУ-ын урвалын төгсгөлд дээжийн ДНХ-ийн олон хуулбар нийлэгдэнэ.
ПГУ-ын холимог нь ДНХ, ДНХ полимераз (Taq полимераза), праймер (урагш ба урвуу праймер), нуклеотид (ДНХ-ийн барилгын материал) болон буфер зэрэг өөр өөр бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй. ПГУ нь ПГУ-ын машин дотор явагддаг бөгөөд зөв ПГУ-ын хольцыг машинд ачаалж, зөв програмыг жолоодох ёстой. Энэ техник нь маш бага хэмжээний ДНХ-ээс ДНХ-ийн тодорхой хэсгийг хэдэн мянгаас хэдэн сая хувь болгох боломжийг олгодог.
ПГУ-ын урвал нь гель дээр харагдахуйц хэмжээний ПГУ-ын бүтээгдэхүүнийг бий болгохын тулд мөчлөгийн дагуу явагддаг. 01-р зурагт үзүүлсэн шиг ПГУ-ын урвалд денатураци, праймерыг нөхөх, хэлхээ сунгах гэсэн гурван үндсэн үе шат байдаг. Эдгээр гурван үе шат нь гурван өөр температурт явагддаг. ДНХ нь нэмэлт суурийн хоорондох устөрөгчийн холбоогоор давхар хэлхээтэй байдаг. Үүний өмнө давхар хэлхээтэй ДНХ-г бие биенээсээ салгах хэрэгтэй. Энэ нь өндөр температур өгөх замаар хийгддэг. Өндөр температурт хоёр хэлхээтэй ДНХ нь нэг хэлхээ болж денатурат үүсдэг. Дараа нь праймерууд нь тодорхой фрагмент эсвэл ДНХ-ийн генийн хажуугийн төгсгөлд ойртох ёстой. Праймер нь зорилтот дараалалд нэмэлт, нэг судалтай ДНХ-ийн богино хэсэг юм. Урагш болон урвуу праймерууд нь денатуратжуулсан дээжийн ДНХ-ийн хажуугийн төгсгөлд нэмэлт сууриудыг нөхөх температурт бэхлэнэ. Праймерууд нь халуунд тэсвэртэй байх ёстой. Праймерууд дээжийн ДНХ-тэй ууссаны дараа тақ полимеразын фермент нь зорилтот ДНХ-д нэмэлт нуклеотид нэмж шинэ хэлхээний нийлэгжилтийг эхлүүлдэг. Так полимераз нь Thermus aquaticus хэмээх халуунд тэсвэртэй нянгаас тусгаарлагдсан халуунд тэсвэртэй фермент юм. ПГУ-ын буфер нь так полимеразын үйл ажиллагааны оновчтой нөхцлийг бүрдүүлдэг. ПГУ-ын эдгээр гурван үе шатыг давтаж, шаардлагатай хэмжээний ПГУ-ын бүтээгдэхүүнийг гаргана. ПГУ-ын урвал бүрийн дараа ДНХ хуулбарын тоо хоёр дахин нэмэгддэг. Тиймээс ПГУ-д экспоненциал олшруулалтыг ажиглаж болно. ПГУ-ын бүтээгдэхүүнийг гель электрофорез ашиглан ажиглаж, цаашдын судалгаанд зориулж цэвэршүүлж болно.
Зураг 01: ПГУ-ын урвалын үндсэн үе шатууд
ПГУ нь анагаах ухаан, биологийн судалгааны үнэ цэнэтэй хэрэгсэл юм. ПГУ нь гэмт хэрэгтнүүдийн жижиг дээжээс судалгаанд ДНХ-ийг олшруулж, шүүх эмнэлгийн ДНХ-ийн профайлыг гаргаж чаддаг тул шүүх эмнэлгийн шинжлэх ухаанд онцгой ач холбогдолтой юм. ПГУ-ыг генотип, ген хувилах, мутаци илрүүлэх, ДНХ-ийн дараалал тогтоох, ДНХ-ийн бичил массив, эцэг тогтоох шинжилгээ гэх мэт молекул биологийн олон салбарт өргөнөөр ашигладаг.
Зураг 02: Полимеразын гинжин урвал
ДНХ-ийн дараалал гэж юу вэ?
ДНХ-ийн дараалал гэдэг нь тухайн ДНХ-ийн фрагмент дэх аденин, гуанин, цитозин, тимин гэсэн нуклеотидын нарийн дарааллыг тодорхойлох явдал юм. Генетикийн мэдээлэл нь нуклеотидын зөв дарааллыг ашиглан ДНХ-ийн дараалалд хадгалагддаг. Тиймээс ДНХ-ийн фрагмент дэх нуклеотидын нарийн дарааллыг олох нь генийн бүтэц, үйл ажиллагааны талаар мэдэхэд маш чухал юм.
ДНХ-ийн дарааллын протокол нь өөр өөр процессуудыг хамардаг. Эхний алхам бол сонирхож буй ДНХ эсвэл организмын геномын ДНХ-ийг тусгаарлах явдал юм. ПГУ-ын тусламжтайгаар (дээр дурдсанчлан) ДНХ-ийн хүссэн хэсгийг олшруулах шаардлагатай. Олшруулсан ПГУ-ын бүтээгдэхүүнийг гель электрофорезоор ялгаж, цэвэршүүлнэ. Олшруулсан фрагментууд нь дараалалд зориулж загвар хэлбэрээр үйлчилдэг. Дараалалыг Sanger дараалал эсвэл өндөр дамжуулалтын дарааллын аргын дагуу хийж болно. Сэнгерийн дараалал нь үүссэн ДНХ-ийн хэсгүүдэд капилляр электрофорез хийхийг шаарддаг. Нуклеотидын зөв дарааллыг авторадиографийг гараар унших эсвэл автоматжуулсан ДНХ дараалал тогтоогч ашиглан тодорхойлж болно.
Генийн дараалал нь хүний геномын төсөлд хувь нэмрээ оруулж, 2003 онд хүний геномын зураглалыг хөнгөвчилсөн. Шүүх эмнэлгийн хувьд ДНХ-ийн дараалал нь ДНХ-ийн өвөрмөц дарааллыг харуулсан хувь хүмүүсийг таних, гэмт хэрэгтнүүдийг тодорхойлох боломжийг олгосон. Анагаах ухаанд ДНХ-ийн дараалал нь генетик болон бусад өвчнийг хариуцдаг генийг илрүүлж, согогтой генийг олж, зөв генээр солих боломжтой. Хөдөө аж ахуйд зарим бичил биетний ДНХ-ийн дарааллын мэдээллийг эдийн засгийн хувьд хүссэн шинж чанартай трансген үр тариа үйлдвэрлэхэд ашигладаг.
Зураг 03: ДНХ-ийн дараалал
ПГУ болон ДНХ-ийн дараалал хоёрын ялгаа юу вэ?
ПГУ ба ДНХ-ийн дараалал |
|
| ПГУ-ын процесс нь сонирхож буй ДНХ-ийн фрагментийн мянгаас сая сая хуулбарыг үүсгэдэг. | ДНХ-ийн дараалал нь тухайн ДНХ-ийн фрагмент дэх нуклеотидын нарийн дарааллыг тодорхойлох үйл явц юм. |
| Үр дүн | |
| ПГУ нь тодорхой ДНХ-ийн фрагментийн мянгаас сая сая хуулбарыг үүсгэдэг | Энэ нь тодорхой ДНХ-ийн фрагмент дэх суурийн зөв дарааллыг бий болгодог. |
| ddNTPs-ийн оролцоо | |
| ПГУ-д ddNTP шаардлагагүй. Энэ нь dNTP ашигладаг. | ДНХ-ийн дараалал тогтооход хэлхээ үүсэхийг зогсоохын тулд ddNTP шаардлагатай. |
Хураангуй – ПГУ ба ДНХ-ийн дараалал
ПГУ болон ДНХ-ийн дараалал нь молекул биологийн олон салбарт маш чухал хэрэгсэл юм. ДНХ-ийн хэсгүүдийн олшруулалтыг ПГУ-ын аргаар хийдэг бол ДНХ-ийн фрагментийн нуклеотидын зөв дарааллыг ДНХ-ийн дараалалаар тодорхойлно. Энэ бол ПГУ болон ДНХ-ийн дараалал тогтоох хоёрын ялгаа юм.
