• كيف يتم استنساخ الحمض النووي لملايين النسخ!
تعتبر تقنية تفاعل البلمرة المتسلسل من أهم التقنيات في مجال التكنولوجيا الحيوية فهي تُستخدم لعمل ملايين النسخ من الحمض النووي. تم تطوير هذه التقنية لأول مرة في الثمانينيات من قبل عالم الكيمياء الأمريكي كاري موليس. فباستخدام هذه التقنية من الممكن إنتاج آلاف إلى ملايين النسخ من كمية صغيرة جدا من الحمض النووي. فهي تعتبر أداة تستخدم في مختبرات البحوث. فيتم استخدامها في المراحل المبكرة من معالجة الحمض النووي للكشف عن وجود أو عدم وجود الجين المرغوب الكشف عنه. بغض النظر عن عينة الحمض النووي إلا أن المبادئ وراء كل تفاعل هي نفسها.
فهناك خمس مكونات أساسية مطلوبة لإعداد تفاعل البلمرة متسلسل قالب الحمض النووي المراد نسخه، البادئات وهي الامتدادات القصيرة من الحمض النووي التي تبدأ التفاعل وهي مصصمة للارتباط بأي جانب من قسم الحمض النووي المراد نسخه، قواعد نيوكليوتيدات الحمض النووي وهي اللبنات الأساسية للحمض النووي وهي ضرورية لبناء تسلسل جديد من الحمض النووي، وإنزيم البوليمراز لإضافة قواعد الحمض النووي الجديدة. تتضمن عملية تفاعل البلمرة المتسلسل عملية تسخين وتبريد تسمى الدورة الحرارية والتي يتم تنفيذها بواسطة الجهاز المختص. وهي تمتلك ثلاث مراحل رئيسية أولا مرحلة فك ارتباط تسلسل الحمض النووي ببعضه عندما يتم تسخين قالب الحمض النووي المزدوج لفصله إلى خيطين منفردان. ثم مرحلة التصلب عندما تنخفض درجة الحرارة لتمكين بادئات الحمض النووي من الالتصاق بقالب الحمض النووي. وأخيرًا مرحلة التمدد عندما ترتفع درجة الحرارة وتصنع شريط جديد بواسطة إنزيم البوليمراز. تتكرر هذه المراحل الثلاث من عشرين إلي أربعون مرة مما يضاعف عدد نسخ الحمض النووي في كل مرة.
وتختلف مدة إجراء التفاعل تبعا لاستخدام الأجهزة المختلفة. خلال المرحلة الأولى يتم تسخين القالب الذي يحتوي على الحمض النووي وجميع المكونات الأساسية الأخرى إلى 95 درجة مئوية وتؤدي درجة الحرارة المرتفعة إلى كسر الروابط الهيدروجينية بين القواعد في شريطين الحمض النووي. وينتج عن هذا خيطين منفردان من الحمض النووي والذي سيعمل كقوالب لإنتاج خيوط جديدة من الحمض النووي. وخلال مرحلة التصلب يتم تبريد التفاعل إلى 60 درجة مئوية ويمكِن هذا البوليمراز من إلصاق البادئات بموقع محدد على قالب الحمض النووي أحادي السلسلة عن طريق الروابط الهيدروجينية كما تعمل المواد الأولية كنقطة انطلاق لتخليق الحمض النووي. ويتكون الحمض النووي من شريطين منفصلين مكملان ويعملان في اتجاهين متعاكسين نتيجة لذلك ستجد البادئات على كل طرف من أطراف الحمض النووي في اتجاهين متعاكسين. وخلال المرحلة الأخيرة وهي مرحلة التمدد تتم زيادة درجة الحرارة إلى 72 درجة مئوية لتمكين إنزيم البوليمراز من إضافة قواعد الحمض النووي. و72 درجة مئوية هي الحرارة المثلى لبناء شريط تكميلي للحمض النووي حيث يتم إضافة القواعد النيتروجينية واحدا تلو الآخر في اتجاه 3’ إلى 5’. والنتيجة هي خيط جديد تماما من الحمض النووي وجزئ مزدوج من الحمض النووي. وتعد هذه التقنية في غاية الأهمية ويتم استخدامها بشكل متكرر لذلك لابد من تعلمها والتعمق في معرفتها ومعرفة الأجهزة والطرق المختلفة لإتمام هذا التفاعل.
الكاتب: فاطمة سيد
