Oligonukleotidas yra trumpa DNR arba RNR molekulių grandinė, kuri daugeliu atvejų naudojama molekulinėje biologijoje ir medicinoje. Jis naudojamas kaip zondas ligoms, virusinėms infekcijoms tikrinti ir genams identifikuoti atliekant molekulinės biologijos eksperimentus. Jis taip pat naudojamas kaip pradmenys nustatant DNR seką.
Norint suprasti oligonukleotidą, jis padeda suprasti DNR struktūrą. DNR molekulės yra labai ilgos dviejų gijų ritės, sudarytos iš keturių skirtingų nukleotidų bazinių vienetų, išdėstytų įvairia tvarka. Kiekvienas vienetas turi papildomą pagrindą, kurį jis suriš, todėl kiekvienoje sruogoje yra priešingas bazių rinkinys, jungiantis jį. Šios bazės gali sudaryti daugybę skirtingų derinių, o būtent bazių derinys suteikia genetinį kodą. DNR transkribuojama, kad susidarytų pasiuntinio RNR (mRNR), kuri vėliau verčiama gaminti baltymus.
Oligonukleotidai identifikuojami pagal grandinės ilgį. Pavyzdžiui, oligonukleotidas, kurio ilgis yra dešimt nukleotidų bazių, būtų vadinamas dešimties meru. Paprastai jie sintetinami chemiškai, o sintezės tipas riboja grandinės ilgį iki mažiau nei 60 bazių.
Atliekant DNR sekos nustatymą, žinomą kaip dideoksi sekvenavimas, oligonukleotidai naudojami kaip pradmenys, todėl fermentas, sudarantis DNR, turės šabloną, iš kurio dirbti. Naudojama viengrandė DNR, o oligonukleotidas, kuris yra komplementarus DNR grandinei, sintetinamas naudojant automatizuotą mašiną. DNR polimerazė, sintezuojanti DNR, toliau pridedama prie pradmenų ir sintetina iš jo priešingą DNR grandinę. Šios reakcijos metu susidaro dvigrandė DNR.
Pastaruoju metu oligonukleotidai kaip pradmenys naudojami polimerazės grandininėje reakcijoje (PGR), kuri naudojama mažiems DNR fragmentams amplifikuoti. Šis metodas yra labai praktiškas, pvz., teismo ekspertizėje ir tėvystės patikrinime. Jis taip pat sukėlė revoliuciją medicinos ir biologijos mokslų tyrimuose, nes dažnai naudojamas genų inžinerijos eksperimentuose.
Eilė oligonukleotidinių zondų dažnai naudojama genams išskirti iš genų bibliotekos arba komplementariųjų DNR (cDNR). cDNR bibliotekos susideda iš dvigrandžių DNR, kurių viena grandinė yra gauta iš mRNR grandinės, o kita yra ją papildanti. Tokios bibliotekos turi pranašumą, kad jose nėra spragų, kurios dažnai aptinkamos aukštesniųjų organizmų genuose.
Daugelio organizmų genų struktūra yra žinoma dėl sekos projektų ir yra viešai prieinama. Jei norima klonuoti geną iš kito organizmo, galima pamatyti, kas žinoma apie geną kituose organizmuose, ir sukurti zondus pagal bendrąsias tų sekų sritis. Tada mokslininkai susintetina daugybę oligonukleotidų zondų, kuriuose atsižvelgiama į galimus skirtumus bendroje srityje. Jie tikrina biblioteką tais zondais ir ieško oligonukleotidų, kurie jungiasi. Tokiu būdu buvo nustatyta daug genų.
Antisensinis oligonukleotidas turi vieną RNR arba DNR grandinę, kuri yra dominančios sekos komplementas. Kai konkretus baltymą koduojantis genas yra klonuotas, antisensinė RNR dažnai naudojama blokuoti jo ekspresiją, prisijungiant prie mRNR, kuri jį sintetintų. Tai leidžia mokslininkams nustatyti poveikį organizmui, kai jis negamina to baltymo. Antisensiniai oligonukleotidai taip pat kuriami kaip nauji vaistai, blokuojantys toksines RNR.
Microarray lustai buvo dar viena sritis, kurioje oligonukleotidai buvo labai naudingi. Tai stiklinės plokštelės arba kita matrica, kurioje yra dėmių, kuriose yra tūkstančiai skirtingų DNR zondų – šiuo atveju iš oligonukleotidų. Jie yra labai efektyvus būdas vienu metu patikrinti kelių skirtingų genų pokyčius. DNR yra prijungta prie junginio, kuris keičia spalvą arba fluorescuoja, jei prie jos prisijungia komplementari DNR, todėl dėmės keičia spalvą, jei vyksta reakcija su tiriamąja DNR.
Kai kurie dalykai, kuriems naudojamos oligonukleotidų mikrogardelės, yra genetinių ligų patikra. Pavyzdžiui, yra nedideli zondai, atspindintys genų, susijusių su krūties vėžiu, BRCA1 ir BRCA2, aktyvumą. Galima išsiaiškinti, ar moteris turi vieno iš šių genų mutaciją, ir ją toliau analizuoti, siekiant išsiaiškinti, ar ji turi polinkį sirgti krūties vėžiu.
Yra mikromasyvas, vadinamas ViroChip, kuriame yra zondai, skirti maždaug 20,000 XNUMX genų iš įvairių patogeninių virusų, kurie buvo sekvenuoti. Kūno išskyros, pvz., skrepliai, gali būti analizuojamos naudojant mikroschemą, kuri dažnai gali nustatyti, kokio tipo virusu žmogus yra užsikrėtęs. Nustatyti virusines infekcijas gali būti gana sunku, nes simptomai dažnai būna panašūs skirtingų tipų virusams.