واکنش زنجیره‌ای پلیمراز: انواع، کاربرد‌ها، ابزارهای بیوانفورماتیک و راهنمای طراحی آغازگر با تأکید بر غلات

نویسندگان

1 گروه تولید و ژنتیک گیاهی دانشکده کشاورزی دانشگاه ارومیه. ارومیه، ایران.

2 گروه تولید و ژنتیک گیاهی دانشکده کشاورزی دانشگاه ارومیه. ارومیه، ایران.

3 گروه بیوتکنولوژی کشاورزی دانشکده کشاورزی دانشگاه تربیت مدرس. تهران، ایران.

4 گروه تولید و ژنتیک گیاهی دانشکده کشاورزی دانشگاه ارومیه. ارومیه، ایران.

doi
10.22126/cbb.2024.10070.1063
چکیده

مقدمه: واکنش زنجیره­ای پلیمراز (PCR) یک فناوری بسیار مهم و کاربردی در زمینه­های مختلف علوم زیستی و پزشکی می‌باشد. با استفاده از این تکنیک می‌توان در شرایط درون‌شیشه‌ای (in vitro) با حداقل مقدار DNA، میلیون­ها نسخه از یک الگوی مشخص را تکثیر نمود. این امر پیشرفت­های عمده‌ای در زیست‌‌‌‌شناسی مولکولی و پزشکی رقم زده است. این تکنیک، کاربرد‌های بسیار متنوعی در علوم زیستی دارد. آغازگرهای PCR جزء جدایی‎ناپذیر PCR هستند. آغازگرهایی که به خوبی طراحی شوند، به سیستم PCR اجازه می­دهند تا با دقت کار کند. برای ایجاد یک جفت آغازگر خوب PCR، عوامل متعددی از جمله طول جفت باز، دمای ذوب و اتصال، تکرار جفت باز و غیره باید در نظر گرفته شوند. آغازگرهای PCR که با دقت طراحی می‌شوند، نه­ تنها حساسیت و اختصاصیت را افزایش می­دهند، بلکه تلاش صرف شده برای بهینه­سازی تجربی را نیز کاهش می­دهند؛ در حالیکه PCR به یکی از با ارزش ترین تکنیک هایی تبدیل شده است که در حال حاضر در علوم زیستی، تشخیصی و پزشکی قانونی استفاده می شود.PCR has become one of the most valuable techniques currently used in life sciences, diagnostics and forensics.PCR به یکی از با ارزش ترین تکنیک ها تبدیل شده است که در حال حاضر در علوم زیستی، تشخیصی و پزشکی قانونی مورد استفاده قرار می گیرد.PCR has become one of the most valuable techniques currently used in life sciences, diagnostics and forensics.«نتایج کامل» بار نشدامتحان مجدددرحال تلاش مجدد…طراحی ضعیف آغازگر‌ همراه با عدم بهینه­سازی شرایط واکنش احتمالاً منجر به کاهش دقت فنی و تشخیص مثبت یا منفی کاذب در تکثیر قطعات DNA هدف می­شود. بیوانفورماتیک نه تنها برای تحقیقات پایه، بلکه برای تحقیقات کاربردی در علوم زیستی به ابزاری اساسی تبدیل شده است. ابزارهای طراحی آغازگر‌ با خودکارسازی محاسبات پیچیده و دقیق در کمترین زمان ممکن طراحی بهینه و کارآمد آغازگر‌ها را فراهم می­کنند.مواد و روش‌ها: مقاله حاضر یک مقاله مروری می­باشد که به شیوه تحلیل محتوا (Content analysis) با جستجوی کلید واژه­های واکنش زنجیره­ای پلی­مراز (PCR)، انواع PCR، طراحی آغازگر برای PCR در مقاله­های مرتبط در پایگاه­های اینترنتیGoogle scholar ،Web of science ،PubMed  و Scopus به دست آمده است.یافته‌ها: این مقاله قصد دارد با مروری بر روش PCR، انواع و کاربردهای آن و با استفاده از پیوندها و خدمات موجود در وب، راهنمایی‌ تقریباً کاملی به منظور طراحی آغازگر‌های کارآمد و بهینه برای آنالیز‌های PCR و qPCR ارائه نماید. در این راستا، در قسمت اول مقاله انواع روش­ها از قبیل PCR استاندارد، PCR رونویسی معکوس (RT- PCR)، PCR کمی (qPCR)، RT-PCR/qPCR ترکیبی و ... با ارایه شکل‏های مناسب توضیح داده شده­ است. در ادامه کاربرد انواع PCRها با تأکید بر تحقیقات غلات خلاصه شده است. در انتها، روش­های طراحی آغازگر خصوصاً برای qPCR، طبقه­بندی و بررسی نرم­افزارهای موجود و قابلیت­های آن‎ها، روش­ها و نرم­افزارهای بررسی خصوصیات آغازگرها برای کسب حداکثر اختصاصیت و کارایی PCR، نحوه استخراج توالی ژن در طراحی آغازگر برای PCR با ارایه مثال­های عملی ارایه شده است.نتیجه‌گیری: یک PCR با آغازگرهای ضعیف به دلیل تکثیر غیر اختصاصی و یا تشکیل دیمر آغازگر، می­تواند محصول کمی داشته باشد یا اصلاً محصولی به دنبال نداشته باشد. ابزار‌های آنلاین متعددی معرفی شدند که برای تهیه آغازگرهای مؤثر برای PCR در زمینه زیست مولکولی استفاده می‌شوند.