Зміст
Коли слідчий або лікар місця злочину отримує зразок ДНК, часто не вистачає матеріалів для належного аналізу. Щоб імітувати умови процесу реплікації ДНК в організмі, вчені розробили процес, який називається ПЛР, який працює як машина ксерокс і робить копії зразка ДНК. У реакції ПЛР багато компонентів, і хлорид магнію є одним із найважливіших.
Імітуючи тіло
Ланцюгова реакція полімерази (ПЛР) була розроблена для імітації природного способу реплікації ДНК. Це послідовність нуклеотидів, і кожен нуклеотид має три частини. Скелет молекули ДНК є повторюваною одиницею цукру та фосфату, і кожен цукор пов'язаний з азотистою основою. Існує чотири основи: гуанін, цитозин, аденін і тимін. ДНК утворюється двома фосфатними цукровими ланцюгами, паралельними двом азотистим основам, що зв’язуються між двома цукрами. Коли ДНК реплікується в організмі, фермент, який називається геліказа, розриває зв'язки між азотистими основами. Другий фермент, ДНК-полімераза, пов'язує нові нуклеотиди замість старих. Нарешті, до нових молекул приєднується третій фермент - лігаза.
Компоненти реакції ПЛР
Для реплікації ДНК в лабораторній реакції потрібно внести мало змін. Замість гелікази реакція ПЛР просто використовує тепло для розриву зв’язків між азотистими основами. ДНК-полімераза людини недостатньо стійка, щоб протистояти цій температурі. Подібна молекула, яка називається Taq-полімераза, або термостабільна полімераза, використовується замість людини, оскільки вона може перевищувати температуру, яка використовується в ПЛР. Крім того, для реакції ПЛР потрібні вільні нуклеотиди, буфер і магній.
Роль хлориду магнію
Хлорид магнію є найкращим методом додавання магнію до ПЛР-експерименту. Термостабільна полімераза вимагає присутності магнію, щоб діяти як кофактор в процесі реакції. Його роль подібна до ролі каталізатора, в якому магній не витрачається точно в реакції, але без нього він не може продовжуватися.
Вплив рясного магнію
Чим більше магнію додається до реакції ПЛР, тим швидше вона прогресує. Однак це не обов'язково добре. Якщо присутні занадто багато магнію, ДНК-полімераза буде працювати дуже швидко, і часто буде робити багато помилок у процесі копіювання. Це призведе до утворення безлічі різних ланцюгів ДНК, які не обов’язково представляють вихідний зразок, який було видано.
Вплив дефіцитного магнію
Якщо магній знаходиться на обмеженому рівні в реакції, це відбуватиметься не так швидко, як слід, якщо це спрацює. Ви можете спробувати зробити 40 циклів ПЛР, але не отримати бажану кількість копій. Кожен цикл ПЛР вдвічі збільшує кількість ДНК у пробірці в геометричній прогресії. Отже, навіть якщо ви починаєте з невеликої вибірки, ви отримуєте набагато більшу вибірку. Якщо магнію недостатньо, частина ДНК-полімерази не активується і не буде працювати. Однак тепло призведе до відокремлення ДНК, яка знаходиться у зразку, і вона не буде відновлена. Тому експеримент в цілому може бути зіпсований, якщо не вистачає магнію.