10 / 62
10
นิตยสาร สสวท
ความรู้พื้นฐานเรื่องพีซีอาร์
ก่อนอื่นต้องรู้จักโครงสร้างของดีเอ็นเอ เริ่มที่องค์ประกอบทางเคมี คือ กรดนิวคลีอิก (Nucleic acid)
ซึ่งประกอบด้วยส่วนประกอบย่อย คือ ฟอสเฟต น�้ำตาล และไนโตรจีนัสเบส ซึ่งไนโตรจีนัสเบสมี 2 กลุ่ม คือ
พิวรีน (Purine) แบ่งย่อยเป็น อะดีนีน (Adenine: A) กัวนีน (Gaunine: G) และไพริมิดีน (Pyrimidine) แบ่งย่อยเป็น
ไทมีน (Thymine: T) ไซโทซีน (Cytosine: C) องค์ประกอบย่อยสามส่วนดังกล่าวรวมกันเรียกว่า นิวคลีโอไทด์
(Nucleotide) โดยแต่ละนิวคลีโอไทด์เชื่อมกันด้วยพันธะฟอสโฟไดเอสเตอร์ ระหว่างคาร์บอนต�ำแหน่งที่ 3´ ของ
น�้ำตาลดีออกซีไรโบสของนิวคลีโอไทด์ตัวหนึ่งกับคาร์บอนต�ำแหน่งที่ 5´ ของน�้ำตาลดีออกซีไรโบสของนิวคลีโอไทด์
อีกตัวหนึ่ง จนเป็นสายโพลีนิวคลีโอไทด์ ในธรรมชาติดีเอ็นเอประกอบด้วยสายโพลีนิวคลีโอไทด์สองสาย จับกัน
อย่างจ�ำเพาะด้วยพันธะไฮโดรเจนระหว่างเบสที่เป็นคู่สมกัน โดยอะดีนีนจะจับกับไทมีน และกัวนีนจับกับไซโทซีน
ด้วยพันธะไฮโดรเจนจ�ำนวนสองและสามพันธะตามล�ำดับ สายโพลีนิวคลีโอไทด์สองสายนี้มีทิศทางสวนกัน และบิด
เป็นเกลียวเวียนขวา จึงได้โครงสร้างของสายดีเอ็นเอ ดังภาพ 2
ภาพ 2
โครงสร้างดีเอ็นเอ
ที่มา
http://ib.bioninja.com.au/standard-level/topic-2-molecular-biology/26-structure-of-dna-and-rna/ dna-structure.htmlในปี พ.ศ. 2526 แกรี มุลลิส (Kary B. Mullis) และผู้ร่วมงานในบริษัทซีตัส (Cetus Corporation) ประเทศ
สหรัฐอเมริกา พัฒนาเทคนิคการเพิ่มปริมาณดีเอ็นเอโดยปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอร์เรส เป็นเทคนิคส�ำหรับเพิ่มปริมาณ
ดีเอ็นเอเป้าหมายเป็นล้านๆ เท่าในหลอดทดลอง เลียนแบบการจ�ำลองดีเอ็นเอ (DNA replication) ในสิ่งมีชีวิต
ซึ่งเป็นเทคนิคหนึ่งที่ส�ำคัญมากทางด้านพันธุศาสตร์โมเลกุล โดยอาศัยไพรเมอร์ (Primer) ซึ่งเป็นโอลิโกนิวคลีโอไทด์
สายสั้นๆ ที่มีความจ�ำเพาะกับดีเอ็นเอส่วนที่ต้องการ และเอนไซม์ดีเอ็นเอโพลิเมอเรส (DNA polymerase) ซึ่งทน
ต่ออุณหภูมิสูงและสามารถเพิ่มปริมาณดีเอ็นเอที่ต้องการให้เป็นล้านๆ เท่าในหลอดทดลอง ภายในระยะเวลาเพียง
2-3 ชั่วโมง (Mullis et al., 1986) จากการค้นพบครั้งนี้ท�ำให้เขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีในปี พ.ศ. 2536 ปัจจุบัน
เทคนิคพีซีอาร์ได้รับการปรับปรุงและพัฒนาเพื่อประยุกต์ใช้หลากหลายด้าน และได้รับการยอมรับว่าเป็นเทคโนโลยี
ที่ส�ำคัญมากต่องานด้านอณูชีวโมเลกุล