ಪೊಲಿಮರೇಸ್ ಚೈನ್ ರಿಯಾಕ್ಶನ್

PCR ಎಂಬುದು ನಿಜಕ್ಕೂ ನಾನು ಇಲ್ಲಿ ಬರೆದಿರುವಷ್ಟು ನೀರಸವಾದ ಟೆಕ್ನಿಕ್ ಅಲ್ಲ ... ನನ್ನಿಂದ ಇದನ್ನು ರೋಚಕವಾಗಿ ಬರೆಯಲಾಗಲಿಲ್ಲ, ಅಷ್ಟೇ.

ಜೀವ ವಿಜ್ಞಾನದ ಹಿನ್ನೆಲೆ ಇರದವರಲ್ಲಿ ನನ್ನ ಕಳಕಳಿಯ ವಿನಂತಿ. ದಯವಿಟ್ಟು ಇದನ್ನು ಓದಿ. ಎಲ್ಲೆಲ್ಲಿ ನಿಮಗೆ ಅರ್ಥ ಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ಕಷ್ಟವಾಗುತ್ತಿದೆ ಎಂದು ತಿಳಿಸಿ.

ಹಾಗೆಯೇ,  ಜೀವ ವಿಜ್ಞಾನದ ಹಿನ್ನೆಲೆ ಇರುವವರು ಈ ಬರಹವನ್ನು ಉತ್ತಮಗೊಳಿಸಲು ಸಲಹೆ ನೀಡಿರೆಂದು ಕೋರುವೆ. ತಪ್ಪುಗಳೇನಾದರೂ ಕಂಡುಬಂದಲ್ಲಿ ದಯವಿಟ್ಟು ತಿಳಿಸಿ. 

ಹಿಂದೊಮ್ಮೆ ಬರೆದ ಬರಹವನ್ನು(http://sampada.net/blog/shivaramshastri/28/06/2010/26410)ಒಂದಿಷ್ಟು ಬದಲಾಯಿಸಿ ಪ್ರಕಟಿಸುತ್ತಿದ್ದೇನೆ. 

ಜೀವ ಜಗತ್ತಿನಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಜೀವಕೋಶವು ವಿಭಜನೆಯಾಗುವಾಗಲೂ ಅದರಲ್ಲಿರುವ ಡಿ.ಎನ್.ಎ. ಮೊದಲು ಎರಡರಷ್ಟಾಗಿ ನಂತರ ವಿಭಜನೆಗೊಂಡ ಎರಡೂ ಜೀವಕೋಶಗಳಲ್ಲಿ ಹಂಚಲ್ಪಡುತ್ತದೆ. ಇದನ್ನೇ ಆಧಾರವಾಗಿಟ್ಟುಕೊಂಡು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಪ್ರಯೋಗಶಾಲೆಯಲ್ಲಿ ತಮಗೆ ಬೇಕಾದಂತೆ ಡಿ.ಎನ್.ಎ.ಯನ್ನು ವೃದ್ಧಿ ಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ಕಂಡುಕೊಂಡ ಉಪಾಯವೇ ಪೊಲಿಮರೇಸ್ ಚೈನ್ ರಿಯಾಕ್ಶನ್ ಅಥವಾ PCR. ಕಾರಿ ಮುಲ್ಲಿಸ್ ಎಂಬವರಿಗೆ ೧೯೯೩ ರಲ್ಲಿ ನೊಬೆಲ್ ಬಹುಮಾನ ದೊರಕಿದ್ದು ಈ PCR ಅನ್ನು ಕಂಡು ಹಿಡಿದದ್ದಕ್ಕಾಗಿಯೇ.

ಅಡಿಕೆಗೆ ಹಳದಿ ಎಲೆ ರೋಗ ಬಂತಲ್ಲ; ಅದು ಫೈಟೋಪ್ಲಾಸ್ಮದಿಂದ ಬಂದದ್ದೋ ಅಲ್ಲವೋ ಎಂದು ನೋಡಬೇಕಾದರೆ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಬಳಸಿದ್ದು ಈ PCR ಅನ್ನೇ. HIV ಸೋಂಕು ಆಗಿದೆಯೇ ಎಂದು ನೋಡಲು ಬಳಸಬಹುದಾದ ಒಂದು ವಿಧಾನ PCR. ಮೊನ್ನೆ ಮಂಗಳೂರು ವಿಮಾನ ಅಪಘಾತದಲ್ಲಿ ಸತ್ತವರನ್ನು ಗುರುತಿಸಲು ಡಿ.ಎನ್.ಎ. ಟೆಸ್ಟ್ ಮಾಡಿದರಲ್ಲ, ಅವರೂ PCR ಅನ್ನು ಬಳಸಿಯೇ ಇರುತ್ತಾರೆ.

PCR ಬಗ್ಗೆ ತಿಳಿದುಕೊಳ್ಳುವ ಮೊದಲು ಡಿ.ಎನ್.ಎ.ಯ ಮಹತ್ವದ ಬಗ್ಗೆ ಕಣ್ಣು ಹಾಯಿಸೋಣ. ಡಿ.ಎನ್.ಎ.ಯು ಹೆಚ್ಚು ಕಡಿಮೆ ಈ ಜಗತ್ತಿನಲ್ಲಿರುವ ಎಲ್ಲ ಜೀವಿಗಳಲ್ಲೂ ಇರುವ ಅನುವಂಶಿಕ ಕಣವಾಗಿದೆ. ಅಂದರೆ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಜೀವಿಯು ವಂಶೋತ್ಪತ್ತಿಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ತನ್ನ ಗುಣಾವಗುಣಗಳನ್ನು ವರ್ಗಾಯಿಸುವುದು ಈ ಡಿ.ಎನ್.ಎ.ಯ ಮೂಲಕವೇ. 

ಮನುಷ್ಯನ ದೇಹವು ಸಹ ಇತರ ಜೀವಿಗಳಂತೆ, ಜೀವಕೋಶಗಳಿಂದ ಆಗಿದ್ದು ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಜೀವಕೋಶದಲ್ಲಿ ಒಟ್ಟೂ ೪೬ ವರ್ಣತಂತುಗಳು ಇರುತ್ತವೆ. ಪುರುಷರಲ್ಲಿ ೨೨ ಆಟೋಸೋಮುಗಳು ಹಾಗೂ ಒಂದು ಎಕ್ಸ್ ಮತ್ತು ಒಂದು ವೈ ವರ್ಣತಂತು ಇರುತ್ತದೆ ಸ್ತ್ರೀಯರಲ್ಲಿ ೨೨ ಆಟೋಸೋಮುಗಳು ಹಾಗೂ ಎರಡು ಎಕ್ಸ್ ವರ್ಣತಂತುಗಳು ಇರುತ್ತವೆ. ಸ್ಥೂಲವಾಗಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಈ ವರ್ಣತಂತುಗಳಲ್ಲಿ ಜೀನ್ ಗಳಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಈ ಜೀನ್ ಗಳು ಡಿ.ಎನ್.ಎ.ಯಿಂದ ಆಗಿರುತ್ತವೆ. ಸಾಧಾರಣವಾಗಿ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಜೀನ್ ಸಹ ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಪ್ರೊಟೀನ್ ಗೆ ಸಂಕೇತಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಪ್ರೊಟೀನ ಗಳೇ ಜೀವಕೋಶದಲ್ಲಿ ನಡೆಯುವ ಎಲ್ಲ ಕೆಲಸಗಳಿಗೂ ಬೇಕಾಗಿರುವುದರಿಂದ ಮತ್ತು ಜೀನ್ ಗಳು ಯಾವ ಪ್ರೊಟೀನ ಯಾವಾಗ ಉತ್ಪನ್ನವಾಗಬೇಕೆಂದು ನಿರ್ದೆಶಿಸುವುದರಿಂದ ಡಿ.ಎನ್.ಎ. ಯು ಜೀವ ಜಗತ್ತಿನ ಸೂತ್ರಧಾರನಾಗಿದೆ ಎಂದು ಹೇಳಬಹುದು. 

ಡಿ.ಎನ್.ಎ. ರಚನೆಯ ಕುರಿತು ಒಂಚೂರು ತಿಳಿದುಕೊಳ್ಳೋಣ. ಡಿ.ಎನ್.ಎ.ಎಂಬುದು ಒಂದು polymer ಅರ್ಥಾತ್ ಒಂದು ಸರಪಳಿಯಿದ್ದಂತೆ. ಈ ಸರಪಳಿ ಡಿಒಕ್ಸಿ ಅಡಿನೋಸಿನ್ ಟ್ರೈ ಫೋಸ್ಫೆಟ್, ಡಿಒಕ್ಸಿ ಸೈಟಿಡೀನ್ ಟ್ರೈ ಫೋಸ್ಫೆಟ್, ಡಿಒಕ್ಸಿ ಗ್ವಾನಿಡೀನ್ ಟ್ರೈ ಫೋಸ್ಫೆಟ್ ಮತ್ತು ಡಿಒಕ್ಸಿ ಥೈಮಿಡೀನ್ ಟ್ರೈ ಫೋಸ್ಫೆಟ್ ಗಳೆಂಬ ನಾಲ್ಕು ಬೇರೆ ಬೇರೆ ಕೊಂಡಿಗಳಿಂದ ಆಗಿದೆ. ಇದನ್ನೇ ಬೇರೆ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ ಡಿಒಕ್ಸಿ ರೈಬೋಸ್ ಎಂಬ ಶರ್ಕರ ಹಾಗೂ ಫೋಸ್ಫೆಟ್ ಗಳ ಬೆನ್ನೆಲುಬು ಇಟ್ಟುಕೊಂಡು ಅಡೆನಿನ್, ಸೈಟೋಸಿನ್, ಗ್ವಾನಿನ್ ಮತ್ತು ಥೈಮಿನ್ ಎಂಬ ನಾಲ್ಕು ಬೇಸ್(base)ಗಳ ಕೊಂಡಿಗಳ ಪುನರಾವರ್ತನೆಯಿಂದ ಆಗಿದೆ. ಮನುಷ್ಯನ ದೇಹದಲ್ಲಿರುವ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಜೀವಕೋಶದಲ್ಲಿ ಒಟ್ಟೂ ಸುಮಾರು             ೩೦೦, ೦೦, ೦೦, ೦೦೦ ಬೇಸ್ ಗಳಿಂದಾದ ಡಿ.ಎನ್.ಎ. ಇದೆ!  

ಇಲ್ಲಿ ಇನ್ನೊಂದು ವಿಷಯ: ಮನುಷ್ಯನ ದೇಹದಲ್ಲಿರುವ ಡಿ.ಎನ್.ಎ.ಯೂ ಸೇರಿದಂತೆ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಡಿ.ಎನ್.ಎ. ಡಬಲ್ ಸ್ಟ್ರಾಂಡೆಡ್ ಅಥವಾ ಎರಡೆಳೆಯದಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಈ ಎರಡೂ ಎಳೆಗಳು ಒಂದಕ್ಕೊಂದು anti-parallel ಅಥವಾ ವಿರುದ್ಧ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಸಮಾನಾಂತರವಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಒಂದು ಎಳೆಯಲ್ಲಿ ಅಡೆನಿನ್ ಇದ್ದರೆ ಅದಕ್ಕೆ ಸಮಾನಾಂತರ ಎಳೆಯಲ್ಲಿ ಥೈಮಿನ್ ಇರುತ್ತದೆ. ಒಂದು ಎಳೆಯಲ್ಲಿ ಸೈಟೋಸಿನ್ ಇದ್ದರೆ ಅದಕ್ಕೆ ಸಮಾನಾಂತರ ಎಳೆಯಲ್ಲಿ ಗ್ವಾನಿನ್ ಇರುತ್ತದೆ (ಅಡೆನಿನ್ ಮತ್ತು ಗ್ವಾನಿನ್ ಗಳು ಪ್ಯುರಿನ್ ಗಳು; ಸೈಟೋಸಿನ್ ಮತ್ತು ಥೈಮಿನ್ ಗಳು ಪಿರಿಮಿಡೀನ್ ಗಳು).

ಸರಿ, ಈಗ ಪ್ರಯೋಗಶಾಲೆಯಲ್ಲಿ PCR ಮಾಡಬೇಕಾದರೆ, ಕನಿಷ್ಠ ಅಗತ್ಯಗಳೇನು? ಮೊದಲನೆಯದಾಗಿ ಒಂದು template ಅಥವಾ ಡಿ.ಎನ್.ಎ.ಯ ಒಂದು ಮಾದರಿ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಮನುಷ್ಯನ ರಕ್ತದಲ್ಲಿರುವ ಬಿಳಿ ರಕ್ತ ಕಣಗಳಿಂದ ಹೊರತೆಗೆದಿರುವ ಡಿ.ಎನ್.ಎ. 

ಎರಡನೆಯದಾಗಿ, dNTP ಗಳು ಅಂದರೆ ಡಿಒಕ್ಸಿ ಅಡಿನೋಸಿನ್ ಟ್ರೈ ಫೋಸ್ಫೆಟ್, ಡಿಒಕ್ಸಿ ಸೈಟಿಡೀನ್ ಟ್ರೈ ಫೋಸ್ಫೆಟ್, ಡಿಒಕ್ಸಿ ಗ್ವಾನಿಡೀನ್ ಟ್ರೈ ಫೋಸ್ಫೆಟ್ ಮತ್ತು ಡಿಒಕ್ಸಿ ಥೈಮಿಡೀನ್ ಟ್ರೈ ಫೋಸ್ಫೆಟ್ ಗಳೆಂಬ ನಾಲ್ಕು ಕೊಂಡಿಗಳು. 

ಮೂರನೆಯದಾಗಿ. ಒಂದು ಕಿಣ್ವ ಅಥವಾ enzyme, ಅದರ ಹೆಸರೇ  ಪೊಲಿಮೆರೇಸ್. 

ನಾಲ್ಕನೆಯದಾಗಿ ಎರಡು ಪ್ರೈಮರ್ ಗಳು. ಪ್ರೈಮರ್ ಗಳೆಂದರೆ ಮಾನವ ನಿರ್ಮಿತ ಒಂದಿಪ್ಪತ್ತು -ಇಪ್ಪತ್ತೈದು ಬೇಸ್ ಗಳ ಒಂದೇ ಎಳೆಯ ಡಿ.ಎನ್.ಎ. ಈ ಪ್ರೈಮರ್ ಗಳಲ್ಲಿ ಬೇಸ್ ಗಳ ಸರಣಿ ಹೇಗಿರುತ್ತದೆ ಅಂದರೆ ನಮಗೆ ಡಿ.ಎನ್.ಎ.ಯ  ಯಾವ ಭಾಗವನ್ನು ವರ್ಧಿಸಬೇಕೋ ಅದರ ಎರಡೂ ಕೊನೆಗಳಲ್ಲಿ ಇರುವ ಬೇಸ್ ಗಳ ಸರಣಿ ಗೆ ಇದು complementary ಆಗಿರುತ್ತದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಮಾದರಿ ಡಿ.ಎನ್.ಎ.ಯಲ್ಲಿ ಥೈಮೀನ್ ಇದ್ದರೆ ಅದರ ಬದಲು ಅಡೆನಿನ್, ಗ್ವಾನಿನ್ ಇದ್ದರೆ ಅದರ ಬದಲು ಸೈಟೋಸೀನ್, ಸೈಟೋಸೀನ್ ಇದ್ದರೆ ಅದರ ಬದಲು ಗ್ವಾನಿನ್ ಇತ್ಯಾದಿ. 

ಐದನೆಯದಾಗಿ ಒಂದು ಬಫರ್ (buffer). ಇದು ಡಿ.ಎನ್.ಎ.ತನ್ನ ಸ್ವರೂಪವನ್ನು ಉಳಿಸಿಕೊಳ್ಳುವಲ್ಲಿ ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ.      

(ಮುಂದುವರಿಯಲಿದೆ)