Oligonukleotīds ir īsa DNS vai RNS molekulu ķēde, kurai ir daudz pielietojumu molekulārajā bioloģijā un medicīnā. To izmanto kā zondi, lai pārbaudītu slimības, vīrusu infekcijas un identificētu gēnus molekulārās bioloģijas eksperimentos. To izmanto arī kā primeri DNS sekvencēšanas veidam.
Lai saprastu oligonukleotīdu, tas palīdz izprast DNS struktūru. DNS molekulas ir ļoti garas divu pavedienu spoles, kas izgatavotas no četrām dažādām nukleotīdu bāzes vienībām, kas sakārtotas dažādās secībās. Katrai vienībai ir papildu bāze, ko tā saistīs, tāpēc katrai daļai ir pretējs bāzu kopums, kas to saista. Šīs bāzes var veidot ļoti dažādas dažādas kombinācijas, un tieši bāzu kombinācija dod ģenētisko kodu. DNS tiek transkribēts, lai iegūtu kurjeru RNS (mRNS), kas pēc tam tiek tulkota, lai iegūtu proteīnus.
Oligonukleotīdus identificē pēc to ķēdes garuma. Piemēram, oligonukleotīdu, kas ir desmit nukleotīdu bāzes garš, sauktu par desmit meru. Tos parasti sintezē ķīmiski, un sintēzes veids ierobežo ķēdes garumu līdz mazāk nekā 60 bāzēm.
DNS sekvencēšanas veidā, kas pazīstams kā didezoksisekvencēšana, oligonukleotīdus izmanto kā primerus, lai fermentam, kas veido DNS, būtu veidne, no kuras strādāt. Tiek izmantota vienpavedienu DNS, un, izmantojot automatizētu iekārtu, tiek sintezēts oligonukleotīds, kas ir komplementārs DNS virknei. DNS polimerāze, kas sintezē DNS, turpina pievienoties primeram un sintezē no tā pretējo DNS virkni. Šī reakcija rada divpavedienu DNS.
Nesenāk oligonukleotīdus kā primerus izmanto polimerāzes ķēdes reakcijā (PCR), ko izmanto nelielu DNS fragmentu pastiprināšanai. Šo paņēmienu var izmantot ļoti praktiski, piemēram, tiesu ekspertīzē un paternitātes pārbaudē. Tā ir arī radījusi revolūciju pētniecībā medicīnā un bioloģijas zinātnēs, jo to bieži izmanto gēnu inženierijas eksperimentos.
Gēnu izolēšanai no gēnu vai komplementāro DNS (cDNS) bibliotēkas bieži izmanto virkni oligonukleotīdu zondes. cDNS bibliotēkas sastāv no divpavedienu DNS, kurā viena virkne ir atvasināta no mRNS virknes, bet otra ir tai komplementāra. Šādām bibliotēkām ir priekšrocība, ka tajās nav robu, kas bieži sastopami augstāku organismu gēnos.
Daudzu organismu gēnu struktūra ir zināma sekvencēšanas projektu dēļ un ir publiski pieejama. Ja kāds vēlas klonēt gēnu no cita organisma, var redzēt, kas ir zināms par gēnu citos organismos, un izveidot zondes, pamatojoties uz šo secību kopīgām zonām. Pēc tam pētnieki ir sintezējuši virkni oligonukleotīdu zondes, kas ņem vērā iespējamās atšķirības kopējā zonā. Viņi pārbauda bibliotēku ar šīm zondēm un meklē oligonukleotīdus, kas saistās. Tādā veidā ir identificēti daudzi gēni.
Antisense oligonukleotīds satur vienu RNS vai DNS virkni, kas ir interesējošās secības papildinājums. Kad konkrēts gēns, kas kodē proteīnu, ir klonēts, antisense RNS bieži tiek izmantota, lai bloķētu tā ekspresiju, saistoties ar mRNS, kas to sintezētu. Tas ļauj pētniekiem noteikt ietekmi uz organismu, kad tas neražo šo proteīnu. Antisense oligonukleotīdi tiek izstrādāti arī kā jauni zāļu veidi toksisko RNS bloķēšanai.
Microarray mikroshēmas ir vēl viena joma, kurā oligonukleotīdi ir bijuši ļoti noderīgi. Tie ir stikla priekšmetstikliņi vai kāda cita matrica, kurā ir plankumi, kas satur tūkstošiem dažādu DNS zondu — šajā gadījumā no oligonukleotīdiem. Tie ir ļoti efektīvs veids, kā vienlaikus pārbaudīt izmaiņas vairākos dažādos gēnos. DNS ir saistīta ar savienojumu, kas maina krāsu vai fluorescē, ja tai saistās komplementāra DNS, tāpēc plankumi maina krāsu, ja notiek reakcija ar testa DNS.
Dažas no lietām, kurām izmanto oligonukleotīdu mikromasīvus, ietver ģenētisko slimību skrīningu. Piemēram, ir nelielas zondes, kas atspoguļo krūts vēža izraisīto gēnu BRCA1 un BRCA2 aktivitāti. Ir iespējams noskaidrot, vai sievietei ir kāda no šiem gēniem mutācija, un to tālāk analizēt, lai noskaidrotu, vai viņai nav nosliece uz krūts vēzi.
Ir mikromasīvs, ko sauc par ViroChip, kurā ir zondes aptuveni 20,000 XNUMX gēnu no dažādiem patogēniem vīrusiem, kas ir sekvencēti. Ķermeņa izdalījumi, piemēram, flegma, var tikt analizēti ar mikroshēmu, kas bieži vien var noteikt, ar kāda veida vīrusu cilvēks ir inficēts. Vīrusu infekciju identificēšana var būt diezgan sarežģīta, jo simptomi bieži ir līdzīgi dažāda veida vīrusiem.