کارلێکی زنجیرەی پۆلیمیراز (PCR)

یەکێکە لە گرنگترین و زۆر بەکارهاتووترین تەکنیکەکان لە زانستی بایۆلۆژیا مۆلیکیولیدا، و شۆڕشێکی لە بواری توێژینەوە جینییەکان و پزیشکی و زانستی ژیانەوە بەرپا کردووە. ئەم تەکنیکە ئەگەرێک بۆ دووبارە کردنەوەی بەشە دیاریکراوەکانی  ناوکەترش (DNA) بە وردی و خێرایی دابین دەکات، و لە بوارە زۆرەکاندا بەکار دەهێنرێت، لەوانە دەستنیشانکردنی پزیشکی، پزیشکی یاسایی، کشتوکاڵ، و توێژینەوە زانستییەکان. لەم وتارەدا، پێشکەشکردنێکی وردی سەبارەت بە بنەماکان و بەشەکان و قۆناغەکان و بەکارهێنانەکانی ئەم ڕێگایە دەکرێت.

بنەماکانی کارلێکی زنجیرەی پۆلیمیراز

کارلێکی زنجیرەی پۆلیمیراز لەسەر توانای ئەنزیمی  ناوکەترش (DNA) پۆلیمەراز پشت دەبەستێت بۆ دروستکردنی زنجیرێکی نوێ لە  ناوکەترش (DNA) بە بەکارهێنانی نموونە و پرایمەر. ئەنزیمی  ناوکەترش (DNA) پۆلیمەراز ئەو ئەنزیمەیە کە دەتوانێت نیووکلێۆتیدەکان زیاد بکات بۆ زنجیری  ناوکەترش (DNA) موجود و زنجیرێکی تەواوکەر بنیات بنێت. کارلێکی زنجیرەی پۆلیمیراز (PCR) چەندین سووڕی قۆناغی گەرمی لەخۆ دەگرێت کە بە زنجیرەیی دووبارە دەبنەوە، و لە هەر سووڕێکدا بڕی  ناوکەترش (DNA) ئامانج دووبارە دەبێتەوە.

پێکهاتە سەرەکییەکانی کارلێکی زنجیرەی پۆلیمیراز (PCR)

بۆ ئەنجامدانی کارلێکی زنجیرەی پۆلیمیراز (PCR)، پێکهاتە دیاریکراوەکان پێویستن، کە لەمانە دەبن:

1. ئەنزیمی  ناوکەترش (DNA) پۆلیمەراز:

ئەو ئەنزیمەیە کە لە دروستکردنی زنجیرێکی نوێ لە  ناوکەترش (DNA) بەکار دەهێنرێت. لە زۆربەی تفاعلات البلمرة المتسلسل (PCR)دا، ئەنزیمی Taq پۆلیمەراز بەکار دەهێنرێت، کە لە بەکتەریای Thermus aquaticus دەرهێنراوە. ئەم ئەنزیمە زۆر گونجاوە بەهۆی جێگیری گەرمی بەرزی لە پلە گەرمییە بەرزەکاندا لە کاتی سووڕی کارلێکی زنجیرەی پۆلیمیراز (PCR)دا.

بنەمای کارکردنی کارلێکی زنجیرەی پۆلیمیراز (PCR):

بنەمای کارکردنی کارلێکی زنجیرەی پۆلیمیراز (PCR) لەسەر ئەنزیمی  ناوکەترش (DNA) پۆلیمەراز پشت دەبەستێت. ئەنزیمی Taq پۆلیمەراز هانی بەرهەمهێنانی زنجیرێکی نوێ لە  ناوکەترش (DNA) دەدات بە پشتبەستن بە  ناوکەترش (DNA) نموونە. ئەم ئەنزیمە لە بەکتەریای Thermus aquaticus ی بەرگری گەرمی دەرهێنراوە، کە لە کانیاوە گەرمەکان و دەرچووی گەرمیدا دەژیت. لەبەر ئەوەی ئەم دەرچووانە لە قووڵایی دەریاکان و زەریاکان لە نزیک شوێنە گڕاگرەکانی چالاک دەکەون و نوێنەری دەرچووی هەوای گەرمن، ئەنزیمەکانی ئەم بەکتەریایە، لەوانە  ناوکەترش (DNA) پۆلیمەراز، جێگیری گەرمی بەرزیان هەیە، کە دۆخی چالاکترین ئەم ئەنزیمە لە پلەی گەرمی 70 پلەی سەنتیگرەیدە. پێویستە تێبینی ئەوە بکرێت کە زۆربەی ئەنزیمە مرۆڤییەکان لەم پلەیەدا ناچالاک دەبن.

چالاکی ئەنزیم:

یەکێک لە تایبەتمەندییەکان کە ئەنزیمی Taq پۆلیمەراز گونجاو و کاریگەر دەکات بۆ ئەنجامدانی کارلێکی زنجیرەی پۆلیمیراز (PCR) بەرگری گەرمییەتی، کە پلەی گەرمی بە دووبارەیی بەرز دەبێتەوە لە کاتی پرۆسەی کارلێکی زنجیرەی پۆلیمیراز (PCR)دا بۆ کردنەوەی ڕیسەکانی  ناوکەترش (DNA) نموونە و دەستپێکردنەوەی پرۆسەی دووبارەکردنەوە جارێکی تر. چالاکی ئەنزیمی Taq پۆلیمەراز بەتایبەتی لە پلەی گەرمی 70 پلەی سەنتیگرەید زیاد دەکات، و لە نزیکەی 90 پلەی سەنتیگرەید یان زیاتر، چالاکی خۆی دەپارێزێت بەبێ گۆڕانکاری لە پێکهاتەکەی، و کاتێک پلەی گەرمی کەم دەبێتەوە، دەگەڕێتەوە بۆ دۆخی چالاکی.

دەتوانرێت چالاکی ئەم ئەنزیمە لە پلە گەرمییە جیاوازەکاندا بەم شێوەیە بپشکنرێت:

• 70 پلەی سەنتیگرەید: 60 نیووکلێۆتید لە چرکەیەکدا

• 55 پلەی سەنتیگرەید: 24 نیووکلێۆتید لە چرکەیەکدا

• 37 پلەی سەنتیگرەید: 1.5 نیووکلێۆتید لە چرکەیەکدا

• 22 پلەی سەنتیگرەید: 0.25 نیووکلێۆتید لە چرکەیەکدا

لە تایبەتمەندییە گرنگەکانی تری ئەنزیمی Taq  ناوکەترش (DNA) پۆلیمەراز توانای بەرزی چارەسەرکردنە، کە دەتوانێت پارچەکان بە درێژی سێ هەزار نیووکلێۆتید چارەسەر بکات، و تەنانەت دەتوانرێت ئەم توانایە بگەیەنرێت بۆ چوار هەزار نیووکلێۆتید بە گۆڕانکاری کەمی لە دۆخەکاندا. لە تایبەتمەندییە بەرچاوەکانی تری ئەنزیمی Taq  ناوکەترش (DNA) پۆلیمەراز وردی ئەدا و توانای چاککردنەوەی هەڵەکانە، کە لە ئەنزیمە Taq ی ئاساییەکاندا نیووکلێۆتیدێکی هەڵە هەیە بۆ هەر سێ هەزار بنکە.

2. پرایمەرەکان:

پرایمەرەکان زنجیرە کورتەکانی  ناوکەترش (DNA) تاک زنجیرین کە بە ناوچە تەواوکەرەکانیانەوە لە  ناوکەترش (DNA) نموونەدا دەبەسترێنەوە و خاڵی دەستپێکی دروستکردنی  ناوکەترش (DNA) دیاری دەکەن. دیزاینی گونجاوی پرایمەرەکان ڕۆڵێکی گرنگ لە وردی و کارایی تفاعلدا دەگێڕن.

ڕوونکردنەوەی زیاتر:

ئەنزیمی Taq پۆلیمەراز توانای دروستکردنی زنجیرێکی نوێی هەیە تەنها لە ئامادەبوونی پرایمەرەکاندا. لە ڕاستیدا، پرایمەرەکان ئۆلیگۆنیووکلێۆتیدی  ناوکەترشن (DNA) کە کۆمەڵەی OH ی ئازادیان بۆ ئەنزیم دابین دەکەن، و خاڵی دەستپێکی بۆ دیاری دەکەن. بە واتایەکی تر، خاڵی دەستپێک کۆمەڵەی هایدرۆکسیلی ئازادە کە لە کۆتایی 3′ ی نیووکلۆتیدی کۆتایی لە گەردیی پرایمەرەوە هەیە.

پرایمەرە پێویستەکان لە کارلێکی زنجیرەی پۆلیمیراز (PCR)دا پارچە کورتەکانی  ناوکەترش (DNA) تاک زنجیرن، و بەزۆری درێژییان نزیکەی 20 نیووکلێۆتیدە. ئەم پارچانە وا دیزاین دەکرێن کە ناوچەی ئامانج بگرنەوە. بۆیە، لە هەر کارلێکی زنجیرەی پۆلیمیراز (PCR)ێکدا، پێویستی بە دوو پرایمەر هەیە بۆ بەستنەوە بە هەردوو زنجیری  ناوکەترش (DNA)، و ئەم بەستنەوەیە بە ڕێگەی بەندە هایدرۆجینییەکان لە نێوان پرایمەر و  ناوکەترش (DNA) نموونەدا ئەنجام دەدرێت. پرایمەری بەستراو بەم زنجیرە "پرایمەری پێشەوە" (forward primer) و پرایمەری بەستراو بە زنجیری تەواوکەر "پرایمەری پاشەوە" (reverse primer) پێی دەگوترێت.

3. نیووکلێۆتیدەکان (dNTPs):

نیووکلێۆتیدەکان یەکەی بیناسازی  ناوکەترشن (DNA)، و لەوانە ئادینۆزین سێ فۆسفات (ATP)، گوانین سێ فۆسفات (GTP)، سیتیدین سێ فۆسفات (CTP)، و تیمیدین سێ فۆسفات (TTP).

4.  ناوکەترش (DNA) نموونە:

نموونەی  ناوکەترشە (DNA) کە زنجیرەی ئامانجی تێدایە کە دەبێت دووبارە بکرێتەوە.

5. محلولی تفاعل:

ئەو ناوەندەیە کە مەرجی باشترین بۆ چالاکی ئەنزیم و جێگیری  ناوکەترش (DNA) دابین دەکات. بەزۆری ئەم محلولە ئایۆنی مەگنیسیومی تێدایە، کە پێویستە بۆ کارکردنی  ناوکەترش (DNA) پۆلیمەراز.

ڕوونکردنەوەی زیاتر:

چالاکی هەر ئەنزیمێک لە بەرزترین ئاستدایە لەژێر مەرجی دیاریکراودا. لە ڕاستیدا، محلولەکان یارمەتی دروستکردن و پاراستنی ئەم مەرجە تایبەتانە دەدەن تا کۆتایی تفاعل. بەزۆری محلولی ئەنزیمی Taq پۆلیمەراز بە چڕی 10X دەبێت، و Tris HCl، KCl، و بەزۆری MgCl2 ی تێدایە. Tris HCl یارمەتی جێگیری ژمارەی هایدرۆجینی لە نێوان 8 و 9.5 دەدات. لە ڕاستیدا، دوو هۆکار ڕۆڵێکی گرنگ لەم محلولەدا دەگێڕن: یەکەم ئامادەبوونی ئایۆنی پۆتاسیمە کە دەبێتە هۆی بەهێزکردنی پرۆسەی بەستنی پرایمەرەکان بە نموونەوە لە کاتی پرۆسەی تثبیت (annealing)دا، و دووەم ئامادەبوونی ئایۆنی مەگنیسیمە کە وەک هۆکاری یارمەتیدەر بۆ ئەنزیمی پۆلیمەراز کار دەکات، و پێوەی دەبەستێتەوە بۆ بەدەستهێنانی بەرزترین چالاکی پێکهاتەیی.

قۆناغەکانی کارلێکی زنجیرەی پۆلیمیراز (PCR)

کارلێکی زنجیرەی پۆلی[یراز (PCR) سێ قۆناغی سەرەکی لەخۆ دەگرێت کە لە هەر سووڕێکدا دووبارە دەبنەوە:

1. تحلیل (Denaturation):

   لەم قۆناغەدا، نموونە گەرم دەکرێت بۆ 94-98 پلەی سەنتیگرەید بۆ جیاکردنەوەی دوو زنجیری  ناوکەترش (DNA) لە یەکەوە. ئەم قۆناغە بەزۆری 20 بۆ 30 چرکە خایەندە.

2. بەستنەوە (Annealing):

   پلەی گەرمی تفاعل کەم دەکرێتەوە بۆ 50-65 پلەی سەنتیگرەید بۆ بەستنەوەی پرایمەرەکان بە زنجیرە تەواوکەرەکەیان لەسەر  ناوکەترش (DNA) نموونە. ئەم پلەیە بە پشتبەستن بە دیزاینی پرایمەرەکان دیاری دەکرێت، و بەزۆری 20 بۆ 40 چرکە خایەندە.

3. درێژکردنەوە (Extension):

پلەی گەرمی زیاد دەکرێت بۆ نزیکەی 72 پلەی سەنتیگرەید، کە پلەی باشترینە بۆ چالاکی ئەنزیمی Taq پۆلیمەراز. لەم قۆناغەدا، ئەنزیم نیووکلێۆتیدەکان زیاد دەکات بۆ کۆتاییەکانی پرایمەرەکان و زنجیرێکی نوێ لە  ناوکەترش (DNA) دروست دەکات. ماوەی ئەم قۆناغە بەپێی درێژی زنجیرەی ئامانج دەبێت، کە بەزۆری 30 چرکە بەسە بۆ زنجیرە کورتەکان (تا 1000 بنکە). بۆ زنجیرە درێژترەکان، کاتی زیاتر دەوێت.

لە کاتی سووڕە دووبارەبووەکاندا (بەزۆری 25 بۆ 35 سووڕ)، بڕی  ناوکەترش (DNA) ئامانج بە شێوەی ئیکسپۆنێنشیال زیاد دەکات، و لە کۆتاییدا بڕی زۆری زنجیرەی داواکراو بەرهەم دەهێنرێت.

بەکارهێنانەکانی کارلێکی زنجیرەی پۆلیمیراز (PCR)

لە ناو زۆر بەکارهاتووترین بەکارهێنانەکانی کارلێکی زنجیرەی پۆلیمیراز (PCR) دەتوانرێت ئاماژە بەمانە بکرێت:

1. لێکۆڵینەوەی جینە کاریگەرەکان لە نەخۆشییەکاندا

2. لێکۆڵینەوەی هۆکارەکانی نەخۆشییە تووشکەرەکان

3. دەستنیشانکردنی پزیشکی گونجاو

4. دووبارەکردنەوەی پارچەیەک لە کۆپی جینی یان Reverse Transcriptase PCR

5. دیاریکردنی ناسنامە

6. لێکۆڵینەوەی وورد بۆ ژمارەی کۆپی کۆپی جینییەکان (Real-Time PCR)

7. بەراورد کردنی ژمارەی کۆپی کۆپی جینییەکان لە نێوان دوو جینی تردا (Semi-quantitative PCR)

8. دەستنیشانکردنی نەخۆشییەکان:

   PCR ئامرازێکی ژیانی لە دەستنیشانکردنی هۆکارە نەخۆشی لێکەوتەکان وەک ڤایرۆسەکان (لەوانە ڤایرۆسی کۆرۆنا)، بەکتەریاکان، و زگماکەکان دادەنرێت. ئەم تەکنیکە بەتایبەتی کاریگەرە لە دەستنیشانکردنی خێرای نەخۆشییە تووشکەرەکان.

9. پزیشکی یاسایی:

   لە بواری پزیشکی یاساییدا، PCR بۆ شیکردنەوەی DNA لە نموونە بچووکەکان وەک قژ، خوێن، یان تف بەکار دەهێنرێت. ئەم ڕێگایە یارمەتی دیاریکردنی ناسنامەی تاکەکان و ناسینەوەی تاوانبارەکان دەدات.

10. توێژینەوەی جینی:

    کارلێکی زنجیرەی پۆلیمیراز (PCR) ڕۆڵێکی سەرەکی لە دۆزینەوە و لێکۆڵینەوەی جینەکان، و لێکۆڵینەوەی گۆڕانکاری جینی، و تێگەیشتنی باشتر لە نەخۆشییە میراتییەکاندا دەگێڕێت.

11. تەکنۆلۆژیای ژیانی و زانستی بایۆلۆژیا مۆلیکیولی:

    PCR لە کۆپیکردنی جینەکان، و لێکۆڵینەوەی دەربڕینی جینەکان، و بەرهەمهێنانی DNA بۆ مەبەستە جۆراوجۆرەکان بەکار دەهێنرێت.

12. کشتوکاڵ:

    لە پیشەسازی کشتوکاڵدا، PCR بۆ دیاریکردنی نەخۆشییە ڕووەکییەکان، و گۆڕانکاری جینی، و دیاریکردنی زیندەوەرە گۆڕانکاری جینی کراوەکان (GMO) بەکار دەهێنرێت.

سوودەکان و سنوورەکانی کارلێکی زنجیرەی پۆلیمیراز (PCR)

سوودەکان:

• هەستیاری بەرز: توانای دووبارەکردنەوەی DNA لە بڕی زۆر کەمی نموونەکانەوە

• خێرایی: پرۆسەی PCR دەتوانرێت لە ماوەی چەند کاتژمێرێکدا ئەنجام بدرێت

• گونجاوی: بەکارهێنان لە بەکارهێنانی جۆراوجۆردا

سنوورەکان:

• هەستیاری بەرز بۆ پیسبوون، کە دەتوانێت ببێتە هۆی ئەنجامی نادروست

• پێویستی بە ئامێری تایبەت وەک ئامێری سایکڵی گەرمی

• سنوور لە دووبارەکردنەوەی بەشە درێژەکانی DNA

جۆرەکانی PCR

بە ڕێگەی گۆڕانکاری کەم لە پێکهاتەکان یان مەرجە گەرمییەکانی PCR، دەتوانرێت ئەم تفاعلە بۆ مەبەستە جیاوازەکان باشتر بکرێت، لەوانە:

• qPCR یان Real-Time PCR

• Multiple PCR

• Nested PCR

• High Fidelity PCR

• Fast PCR

• Hot Start PCR

• GC-Rich PCR

• Long-range PCR

• Arbitrary Primed PCR