Многие из нас сдавали анализы на те или иные инфекционные заболевания, которые в своем названии имеют аббревиатуру ПЦР. Сначала скажем пару слов о сути этого метода, а потом будет что-то необычное.
ПЦР расшифровывается как «ПОЛИМЕРАЗНАЯ ЦЕПНАЯ РЕАКЦИЯ».
Суть ее очень проста. Этот метод позволяет размножить в огромной степени те или иные небольшие фрагменты ДНК или РНК во взятой пробе. И это даёт нам очень большие возможности — расскажем лишь о двух из них.
Во-первых, мы можем обнаруживать вирусные инфекции сразу после заражения, за недели и даже месяцы до того, как проявятся симптомы заболевания. Ведь если в нашем образце сидит один вирус, обнаружить его практически невозможно. А если мы подвергаем образец биопробы воздействию ПЦР, то участки вирусного генетического материала размножатся миллионнократно, и тут-то мы их уже легко заметим.
Во-вторых, мы можем облегчить диагностику наследственных заболеваний, опять-таки получив большой объем интересующих нас участков ДНК и проведя над ними те или иные эксперименты с целью обнаружения мутаций.
Давай теперь разберемся с тем, как технически производится ПЦР.
На нужный нам участок ДНК мы спускаем с цепи ДНК-ПОЛИМЕРАЗУ. Использовать для этого нашу, человеческую ДНК-полимеразу неудобно именно в силу того, что она добросовестно относится к своей работе, и попробуй ее останови, когда она взялась за дело. Поэтому ученые подбирают такую ДНК-полимеразу, которая сделает только то, что нужно, и скопирует лишь небольшой кусок ДНК, скажем — несколько тысяч нуклеотидных пар.
Сначала для этих целей попробовали использовать ДНК-полимеразу кишечной палочки, потому что ею пользовались для репликации генома еще до открытия ПЦР. Но такая обычная ДНК-полимераза хорошо работает только при температуре около 37 градусов, а при более высоких работать прекращает, а затем и вовсе ДЕНАТУРИРУЕТ (то есть разрушается за счет разрыва водородных связей в ее молекуле). И это плохо, потому что ПЦР требует высоких температур.
Требовалось найти что-то термоустойчивое. А кто же не слышал о таких удивительных археях и бактериях, которые живут в термальных источниках и рядом с подводными вулканами? Многие слышали. Ученые биологи уж точно:)
Не слишком долгие исследования и опыты привели к положительному результату, и теперь мы для анализов с помощью ПЦР используем ферменты, получаемые из палочковидных бактерий типа «Thermus aquaticus», которые живут в горячих источниках при температурах порядка 95 градусов Цельсия! Например, они отлично пасутся в горячих источниках Йеллоустонского национального парка, где и были открыты. Два штамма этой бактерии были выделены даже из водопроводной горячей воды.
Их ДНК-полимераза идеально работает при температуре 72 градуса, что нам и требовалось. Причем мы до сих пор так и не понимаем — как так получается, что этот белок отлично работает и не разрушается при таких высоких температурах.
Вот таким образом экзотические бактерии-экстремофилы позволяют нам осуществлять ПЦР и, тем самым, играют большую роль в нашей способности выявлять и вовремя лечить заболевания.