2000 №5

— Второе изобретение сделал английский химик Фредерик Сенгер, кстати, единственный, кто получил две Нобелевские премии по химии: в 1958 году — за секвенирование белков и через двадцать с лишним лет — за секвенирование ДНК. За этим термином — «секвенирование» — стоит чрезвычайно важная процедура: точное определение места конкретных «типовых» блоков в полимерной нити белка или нуклеиновой кислоты. Иными словами, секвенирование позволяет составить своего рода карту большой молекулы — точно определить последовательность ее основных блоков, в частности последовательность нуклеотидов в нити ДНК. Сам термин «секвенирование» происходит от латинского sequor — следовать.

— А как проводится секвенирование?

— Операция непростая, многоступенчатая, но в двух словах выглядит она так. В пробирке идет нормальный синтез полимерных нитей ДНК и в какой-то момент его останавливают, причем так, что известен тип нуклеотида, оказавшийся на конце, — А, Г, Т или Ц. Затем получившиеся отрезки нити давно известным способом собирают в группы, в которые входят полимеры одной и той же длины, и, наконец, с помощью точных лазерных приборов измеряют эту длину. Вот и все — теперь вы знаете концевой нуклеотид в отрезках разной длины и знаете, на каком расстоянии от начала полимерной нити этот нуклеотид находится. Иными словами, вы знаете последовательность нуклеотидов. Это, конечно, недопустимо упрощенное описание, имеющее целью не более чем пояснить суть дела…

— Неужели все эти тонкие операции тоже автоматизированы?

— Именно так. Я вам сейчас прямо у нас в лаборатории покажу автомат, выполняющий секвенирование, — он не больше телевизора.

И, наконец, третье великое изобретение, оно сокращенно называется ПЦР, и сделал его американец Кари Мулис сравнительно недавно, лет пятнадцать назад. Он буквально совершил переворот как в самой биотехнологии, так и в некоторых областях от нее, казалось бы, далеких.

Упрощенная схема ПЦР — полимеразной цепной реакции, позволяющей получать практически неограниченное количество копий любого участка ДНК. В пробирку помещают пробу ДНК (а) и вместе с ней так называемые праймеры, или затравки, заранее подготовленные синтетические кусочки одной нити ДНК, точно совпадающие по строению с концами того отрезка ДНК (гена), который надо размножить. Кроме того, в раствор добавляют нуклеотиды — строительные блоки ДНК и фермент полимеразу. Раствор нагревают до 95 °C, и нити ДНК расходятся (б). Смесь охлаждают до 50–65 °C, тогда праймеры прикрепляются к своим участкам ДНК на каждой нити (в). Температуру поднимают до 72 °C, и полимераза начинает присоединять к праймеру нужные нуклеотиды из раствора, пользуясь нитью ДНК как шаблоном (г). Получается точная копия участка ДНК от одного праймера до другого, то есть вместо одной двойной нити ДНК две такие нити (д). Цикл изменения температуры можно повторять сколько угодно (он занимает несколько минут), и каждый раз число нитей ДНК удваивается. Через 30 циклов мы получаем около миллиарда копий нужного гена.

— Например…