מקור: מעבדות של ד"ר איאן פפר וד"ר צ'ארלס גרבה - אוניברסיטת אריזונה
מחבר מפגין: בראדלי שמיץ
תגובת שרשרת תמלול-פולימראז הפוכה (RT-PCR) כרוכה באותו תהליך כמו PCR קונבנציונלי - טמפרטורת רכיבה על אופניים כדי להגביר חומצות גרעין. עם זאת, בעוד PCR קונבנציונאלי רק מגביר חומצות deoxyribonucleic (DNA), RT-PCR מאפשר הגברה של חומצות ריבונוקלאיות (RNA) באמצעות היווצרות של DNA משלים (cDNA). זה מאפשר לאורגניזמים מבוססי RNA שנמצאו בסביבה להיות מנותחים תוך שימוש בשיטות וטכנולוגיות המיועדות לדנ"א.
וירוסים רבים שנמצאו בסביבה משתמשים ברנ"א כחומר הגנטי שלהם. מספר פתוגנים ויראליים מבוססי RNA, כגון Norovirus, ואורגניזמים אינדיקטור, כגון וירוס mottle קל פלפל (PMMoV), אין שיטות זיהוי מבוססות תרבות לכימות. על מנת לזהות את נוכחותם של נגיפי RNA אלה בדגימות סביבתיות מאדמה, מים, חקלאות וכו ',בדיקות מולקולריות מסתמכות על RT-PCR כדי להמיר RNA ל- DNA. ללא RT-PCR, מיקרוביולוגים לא יוכלו לחקור ולחקור וירוסים רבים מבוססי RNA המהווים סיכונים לבריאות האדם והסביבה.
RT-PCR יכול לשמש גם ככלי למדידת פעילות מיקרוביאלית בסביבה. Messenger RNA (mRNA) היא התבנית החד-גדילית לתרגום חלבונים, ומדידת רמות ה-mRNAs השונות מציינת אילו גנים מהם מתבטאים חיידקים בתוך הסביבה. ניתוח ביטוי גנים נותן רמזים אילו מסלולים ביולוגיים משמשים אורגניזמים כדי לשרוד בתנאים סביבתיים שונים. במקרים מסוימים, ביטוי גנים יכול להיות מנוצל כדי לקבוע אילו אורגניזמים עשויים לשרוד בצורה הטובה ביותר בתנאים קשים ויש להם יכולות לתיקון ביולוגי של קרקע מזוהמת או מים.
PCR מבוסס על הגברה של תבניות DNA, אשר מגביל את השימוש בו בזיהוי RNA מאורגניזמים. עם זאת, RT-PCR מספק אמצעי לשימוש ברנ"א לייצור cDNA באמצעות אנזימים מיוחדים, המכונה תמלול הפוך (RT). לאחר מכן ניתן להשתמש ב- cDNA זה כתבנית ההתחלתית להגברה עוקבת עם PCR קונבנציונלי (איור 1).
ניתן לשלוט בתעתיק הפוך כדי להגביר רק את המוצרים הרצויים או קהילה שלמה של חומצות גרעין שנמצאות בתוך מדגם סביבתי, בהתאם לפריימרים המשמשים ליצירת סינתזת cDNA. זה חשוב, כמו דגימות קרקע ומים הם לעתים קרובות רוויים עם חומצות גרעין שונות שאינם רצויים עבור ניתוחים ספציפיים. פריימרים אקראיים, אשר יכול לאגד רצפי RNA שנמצאו בכל סוג של חיידקים, ניתן להשתמש RT-PCR כדי לזהות את רוב RNA, כך הדגימה ניתן לנתח עבור נוכחות ושפע יחסי של אורגניזמים מרובים בסביבה. מצד שני, פריימרים ספציפיים לרצף ליזום סינתזת cDNA עבור רצפים מדויקים שנמצאו רק אורגניזמים אחד או כמה. זה מאפשר מדגם סביבתי להיבדק למטרה מסוימת, כגון קביעת אם Norovirus, אשר יכול לגרום למחלות במערכת העיכול בבני אדם, נמצא במים.
איור 1. תהליך שלב אחר שלב של ניתוח RT-PCR של דגימות RNA סביבתיות.
1. איסוף דוגמאות: דגימת קרקע
2. איסוף דוגמאות: דגימת מים
3. מיצוי RNA
4. תמלול הפוך - PCR
איור 2. רצועת 8 צינורות עם כתרים המכילה תערובת ותמצית מאסטר.
מגיב | עוצמת קול לתגובה אחת (μL) |
מאגר RT 10x | 2.0 |
25x dNTPs | 0.8 |
פריימר אקראי 10x | 2.0 |
ריבוי מנויים | 1.0 |
מעכב רנאז | 1.0 |
כיתה מולקולריתH 2 O | 3.2 |
נפח כולל | 10 |
טבלה 1. RT מאסטר לערבב מרכיבים.
שלב 1 | שלב 2 | שלב 3 | שלב 4 |
25 °C (5°F), 10 דקות | 37 °C (77 °F), 120 דקות | 85 °C (5 דקות), 5 דקות | 4 °C (5%), ∞ |
טבלה 2. תוכנית תרמוציקלר תגובת RT.
עם השלמת RT-PCR, ניתן להפריד ולדמיין חלק ממוצר ה-PCR על ג'ל אגרוז(איור 3). בדוגמה זו, פריימר ספציפי לגנים שימש לזיהוי לנוכחות של וירוס RNA. רצועות בגודל הצפוי מתקבלות משתיים מהדגימות ותגובת השליטה החיובית, אך לא מהשליטה השלילית, המציינת את נוכחותו של וירוס זה בשתיים מדגימות המים הנבדקות.
איור 3. אלקטרופורזה ג'ל של מוצרי RT-PCR. M: סמן גודל DNA; P: שליטה חיובית; N: שליטה שלילית. תגובות באמצעות RNA מארבע דגימות מים בוצעו בנתיבים 1, 2, 3 ו-5.
RT-PCR נחוץ ליצירת cDNA מתבנית RNA. זה מאפשר ניתוח מיקרואורגניזמים מבוססי RNA באמצעות בדיקות מולקולריות שפותחו עבור DNA. לאחר cDNA מסונתז, בדיקות PCR יכול לקבוע את נוכחותם או היעדרם של מיקרואורגניזמים מבוססי RNA בתוך מדגם סביבתי. זה מאפשר ניתוח נוסף במורד הזרם כדי לקבוע אקולוגיה מיקרוביאלית, סיכונים בריאותיים, וסיכונים סביבתיים.
RT-PCR יכול גם להיות מנוצל כדי assay mRNA כאמצעי כדי לראות אילו גנים באים לידי ביטוי בסביבה. זה מספק מידע על אילו חלבונים ומסלולים חיידקים מסתמכים כדי לשרוד בתנאים סביבתיים מסוימים. ניתוחי ביטוי גנים יכולים לזהות מסלולים מיקרוביאליים המפרקים מזהמים סביבתיים כגון פחמימנים או ממיסים כלור, וניתן לרתום חיידקים עם מסלולים אלה לתווך ביולוגי.
הערכת סיכונים משלבת RT-PCR על מנת לנתח סיכונים בריאותיים אנושיים וסביבתיים. שילוב RT עם PCR כמותי מאפשר להיפטר מווירוסי RNA בתוך דגימות, כך שניתן לחשב חשיפה אנושית וסביבתית לצורך הערכת סיכונים מיקרוביאלית כמותית (QMRA).
Skip to...
Videos from this collection:
Now Playing
Environmental Microbiology
40.4K Views
Environmental Microbiology
359.3K Views
Environmental Microbiology
126.4K Views
Environmental Microbiology
100.2K Views
Environmental Microbiology
42.2K Views
Environmental Microbiology
57.3K Views
Environmental Microbiology
28.8K Views
Environmental Microbiology
44.5K Views
Environmental Microbiology
47.8K Views
Environmental Microbiology
29.5K Views
Environmental Microbiology
39.3K Views
Environmental Microbiology
40.7K Views
Environmental Microbiology
184.3K Views
Environmental Microbiology
295.9K Views
Environmental Microbiology
13.8K Views
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved