PCR، أو تفاعل البوليميراز المتسلسل، هو تقنية تستخدم لتضخيم تسلسل الحمض النووي.تم تطويره لأول مرة في الثمانينيات من قبل كاري موليس، الذي حصل على جائزة نوبل في الكيمياء عام 1993 لأبحاثه.لقد أحدث تفاعل البوليميراز المتسلسل ثورة في علم الأحياء الجزيئي، حيث مكن الباحثين من تضخيم الحمض النووي من عينات صغيرة ودراسته بالتفصيل.
تفاعل البوليميراز المتسلسل عبارة عن عملية من ثلاث خطوات تتم في دورة حرارية، وهي آلة يمكنها تغيير درجة حرارة خليط التفاعل بسرعة.الخطوات الثلاث هي تمسخ، الصلب، والتمديد.
في الخطوة الأولى، وهي تمسخ الطبيعة، يتم تسخين الحمض النووي المزدوج إلى درجة حرارة عالية (عادة حوالي 95 درجة مئوية) لكسر الروابط الهيدروجينية التي تربط الشريطين معًا.وينتج عن هذا جزيئين DNA مفردين تقطعت بهم السبل.
في الخطوة الثانية، التلدين، يتم خفض درجة الحرارة إلى حوالي 55 درجة مئوية للسماح للبادئات بالتصلب بالتسلسلات التكميلية على الحمض النووي المفرد الذي تقطعت به السبل.البادئات عبارة عن قطع قصيرة من الحمض النووي مصممة لتتناسب مع التسلسلات محل الاهتمام على الحمض النووي المستهدف.
في الخطوة الثالثة، التمديد، يتم رفع درجة الحرارة إلى حوالي 72 درجة مئوية للسماح لبوليميراز طق (نوع من بوليميريز الحمض النووي) بتجميع شريط جديد من الحمض النووي من البادئات.يُشتق بوليميراز طق من بكتيريا تعيش في الينابيع الساخنة وتكون قادرة على تحمل درجات الحرارة المرتفعة المستخدمة في تفاعل البوليميراز المتسلسل.
وبعد دورة واحدة من تفاعل البوليميراز المتسلسل، تكون النتيجة نسختين من تسلسل الحمض النووي المستهدف.من خلال تكرار الخطوات الثلاث لعدد من الدورات (عادة 30-40)، يمكن زيادة عدد نسخ تسلسل الحمض النووي المستهدف بشكل كبير.وهذا يعني أنه حتى كمية ضئيلة من الحمض النووي البادئ يمكن تضخيمها لإنتاج ملايين أو حتى مليارات النسخ.
لدى PCR العديد من التطبيقات في مجال البحث والتشخيص.يتم استخدامه في علم الوراثة لدراسة وظيفة الجينات والطفرات، وفي الطب الشرعي لتحليل أدلة الحمض النووي، وفي تشخيص الأمراض المعدية للكشف عن وجود مسببات الأمراض، وفي التشخيص قبل الولادة لفحص الاضطرابات الوراثية في الأجنة.
تم أيضًا تكييف PCR للاستخدام في عدد من الاختلافات، مثل PCR الكمي (qPCR)، الذي يسمح بقياس كمية الحمض النووي والنسخ العكسي PCR (RT-PCR)، والذي يمكن استخدامه لتضخيم تسلسلات الحمض النووي الريبي (RNA).
على الرغم من تطبيقاته العديدة، إلا أن تفاعل البوليميراز المتسلسل له حدود.فهو يتطلب معرفة التسلسل المستهدف وتصميم البادئات المناسبة، ويمكن أن يكون عرضة للخطأ إذا لم يتم تحسين ظروف التفاعل بشكل صحيح.ومع ذلك، مع التصميم والتنفيذ التجريبي الدقيق، يظل تفاعل البوليميراز المتسلسل أحد أقوى الأدوات في البيولوجيا الجزيئية.
وقت النشر: 22 فبراير 2023