Oligonukleotidi on lyhyt DNA- tai RNA -molekyyliketju, jolla on monia käyttötarkoituksia molekyylibiologiassa ja lääketieteessä. Sitä käytetään koettimena sairauksien, virusinfektioiden seulontaan ja geenien tunnistamiseen molekyylibiologisissa kokeissa. Sitä käytetään myös alukkeena tietyntyyppisessä DNA -sekvensoinnissa.
Oligonukleotidin ymmärtäminen auttaa ymmärtämään DNA: n rakennetta. DNA -molekyylit ovat hyvin pitkiä kahden säikeen keloja, jotka on tehty neljästä eri nukleotidiemäsyksiköstä ja jotka on järjestetty eri järjestyksiin. Jokaisella yksiköllä on täydentävä emäs, jonka se sitoutuu, joten jokaisella juosteella on vastakkaiset emäkset, jotka sitovat sen. Nämä emäkset voivat muodostaa suuren valikoiman erilaisia yhdistelmiä, ja geenikoodin antaa emästen yhdistelmä. DNA transkriboidaan tuottamaan lähetti -RNA: ta (mRNA), joka sitten käännetään proteiinien tuottamiseksi.
Oligonukleotidit tunnistetaan niiden ketjun pituuden perusteella. Esimerkiksi oligonukleotidia, joka on kymmenen nukleotidiemästä pitkä, kutsuttaisiin kymmenen meeriksi. Ne syntetisoidaan yleensä kemiallisesti, ja synteesityyppi rajoittaa ketjun pituuden alle 60 emäksen pituiseksi.
Dideoksisekvensoinnina tunnetussa DNA -sekvensointityypissä oligonukleotideja käytetään alukkeena niin, että DNA: ta valmistavalla entsyymillä on malli, josta se voi työskennellä. Käytetään yksijuosteista DNA: ta ja oligonukleotidi, joka on komplementaarinen DNA-juosteen kanssa, syntetisoidaan automaattisella koneella. DNA -polymeraasi, joka syntetisoi DNA: n, jatkaa lisäystä alukkeeseen ja syntetisoi siitä vastakkaisen DNA -juosteen. Tämä reaktio tuottaa kaksijuosteisen DNA: n.
Uusin oligonukleotidien käyttö alukkeina on polymeraasiketjureaktio (PCR), jota käytetään monistamaan pieniä DNA -fragmentteja. Tällä tekniikalla on erittäin käytännöllisiä käyttötarkoituksia, kuten oikeuslääketieteessä ja isyystestauksessa. Se on mullistanut myös lääketieteen ja biologisten tieteiden tutkimuksen, koska sitä käytetään usein geenitekniikan kokeissa.
Sarjoja oligonukleotidikoettimia käytetään usein geenien eristämiseen geenikirjastosta tai komplementaarisista DNA: ista (cDNA). cDNA-kirjastot koostuvat kaksijuosteisesta DNA: sta, jossa yksi juoste on peräisin mRNA-juosteesta ja toinen täydentää sitä. Tällaisilla kirjastoilla on se etu, että niissä ei ole aukkoja, joita usein esiintyy korkeampien organismien geeneissä.
Monien organismien geenien rakenne tunnetaan sekvensointiprojektien vuoksi ja on julkisesti saatavilla. Jos halutaan kloonata geeni toisesta organismista, voidaan nähdä, mitä geenistä tiedetään muissa organismeissa, ja suunnitella koettimia näiden sekvenssien yhteisten alueiden perusteella. Tutkijat ovat sitten syntetisoineet sarjan oligonukleotidikoettimia, jotka ottavat huomioon mahdolliset vaihtelut yhteisellä alueella. He seulovat kirjaston näillä koettimilla ja etsivät sitoutuvia oligonukleotideja. Monet geenit on tunnistettu tällä tavalla.
Antisense -oligonukleotidi sisältää yhden RNA- tai DNA -juosteen, joka on kiinnostavan sekvenssin komplementti. Kun tietty proteiinia koodaava geeni on kloonattu, antisense -RNA: ta käytetään usein estämään sen ilmentyminen sitoutumalla mRNA: han, joka syntetisoi sen. Tämän avulla tutkijat voivat määrittää vaikutukset organismiin, kun se ei tuota kyseistä proteiinia. Antisense -oligonukleotideja kehitetään myös uudenlaisina lääkkeinä toksisten RNA: iden estämiseksi.
Microarray -sirut ovat olleet toinen alue, jolla oligonukleotidit ovat olleet erittäin hyödyllisiä. Nämä ovat lasilevyjä tai jotakin muuta matriisia, joissa on täpliä, jotka sisältävät tuhansia erilaisia DNA -koettimia – tässä tapauksessa oligonukleotideja. Ne ovat erittäin tehokas tapa testata muutoksia useissa eri geeneissä kerralla. DNA sitoutuu yhdisteeseen, joka muuttaa väriä tai fluoresoi, jos komplementaarinen DNA sitoutuu siihen, joten täplät muuttavat väriä, jos testi -DNA: n kanssa tapahtuu reaktio.
Joitakin asioita, joita käytetään oligonukleotidimikrosarjoissa, ovat muun muassa geneettisten sairauksien seulonta. Esimerkiksi on olemassa pieniä koettimia, jotka edustavat rintasyöpään liittyvien geenien, BRCA1: n ja BRCA2: n toimintaa. On mahdollista selvittää, onko naisella mutaatio jossakin näistä geeneistä, ja analysoida sitä edelleen nähdäkseen, onko hänellä alttiutta rintasyövälle.
ViroChip -nimisellä mikrosarjalla on koettimia noin 20,000 XNUMX geenille eri sekvensoiduista patogeenisistä viruksista. Kehon eritteet, kuten lima, voidaan analysoida sirulla, joka voi usein tunnistaa, minkä tyyppisellä viruksella henkilö on saanut tartunnan. Virustartuntojen tunnistaminen voi olla melko vaikeaa, koska oireet ovat usein samanlaisia eri tyyppisten virusten kanssa.