Back to Basic : dNTP และ ddNTP
หัวใจของการสังเคราะห์และการหยุดสาย DNA กับบทบาทสำคัญในเทคโนโลยี MassARRAY
dNTP และ ddNTP: หัวใจของการสังเคราะห์และการหยุดสาย DNA กับบทบาทสำคัญในเทคโนโลยี MassARRAY
เมื่อพูดถึงการสังเคราะห์ DNA หรือการวิเคราะห์พันธุกรรมด้วยเทคโนโลยีล้ำสมัยอย่าง Sanger sequencing หรือ MassARRAY คำที่เรามักจะได้ยินเสมอคือ “dNTP” และ “ddNTP” แม้จะดูเหมือนเป็นคำศัพท์เทคนิคเล็กๆ แต่องค์ประกอบเล็กๆ เหล่านี้กลับมีบทบาทสำคัญระดับ "ควบคุมชะตากรรม" ของสาย DNA บทความนี้จะพาคุณไปรู้จักว่า dNTP และ ddNTP คืออะไร แตกต่างกันอย่างไร ทำไม ddNTP ถึงทำให้ DNA หยุดขยายตัวได้ และสุดท้ายเราจะปิดท้ายด้วยการนำทั้งสองชนิดนี้ไปใช้ในระบบวิเคราะห์พันธุกรรมที่แม่นยำอย่าง MassARRAY
dNTP และ ddNTP คืออะไร?
dNTP (Deoxynucleotide Triphosphates)
dNTPs คือสารตั้งต้นของ DNA ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการสร้างสาย DNA ในกระบวนการสังเคราะห์หรือทำ PCR โดยมีทั้งหมด 4 ชนิด ได้แก่ dATP, dTTP, dGTP และ dCTP ซึ่งมีหมู่ไฮดรอกซิล (–OH) ที่ตำแหน่งคาร์บอน 3’ ของน้ำตาล ช่วยให้สามารถต่อสาย DNA ต่อไปได้
ddNTP (Dideoxynucleotide Triphosphates)
ddNTPs มีโครงสร้างคล้ายกับ dNTPs แต่ไม่มีหมู่ไฮดรอกซิล (–OH) ที่ตำแหน่งคาร์บอน 3’ ซึ่งเป็นตำแหน่งที่ DNA polymerase ต้องการในการต่อสาย DNA ทำให้เมื่อมี ddNTP เข้ามาแทน dNTP การขยายสาย DNA จะหยุดลงทันที หรือที่เรียกว่า “chain termination”
บทบาทของ dNTP และ ddNTP ในระบบ MassARRAY
ขั้นตอนหลักในการวิเคราะห์:
- PCR ขยายชิ้นส่วน DNA เป้าหมาย – ใช้ dNTPs เป็นสารตั้งต้นหลักในการสร้างสาย DNA
- SAP Treatment – กำจัด dNTP ส่วนเกินหลัง PCR เพื่อไม่ให้รบกวนขั้นตอนถัดไป
- Extension Reaction (iPLEX) – ใช้ ddNTP ร่วมกับ dNTP ในการต่อเบสเพียง 1 ตัวเข้ากับไพรเมอร์ที่อยู่ถัดจากตำแหน่ง SNP โดยเลือกชนิดของ ddNTP ให้เหมาะกับเบสที่ต้องการทดสอบ
การใช้ ddNTP ในขั้นตอนนี้ทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีความยาวแตกต่างกันเพียงเล็กน้อย ขึ้นกับชนิดของเบสที่ถูกต่อเข้าไป ซึ่งสามารถวัดความต่างนี้ได้ด้วยเครื่องวิเคราะห์มวล (Mass Spectrometer)
- MALDI-TOF Mass Spectrometry – วิเคราะห์มวลของผลิตภัณฑ์การขยาย (extension products) เพื่อแยกชนิดของเบสในตำแหน่ง SNP หรือ mutation
สรุป
- dNTP: ใช้ใน PCR เพื่อขยาย DNA
- ddNTP: ใช้ควบคุมการยุติของสาย DNA ในการทดสอบ SNP (iPLEX extension) ให้ได้ผลลัพธ์ที่แยกแยะด้วยมวล
- MassARRAY: นำคุณสมบัติของ ddNTP มาผสานกับเทคโนโลยีแมสสเปก (MALDI-TOF) เพื่อวิเคราะห์ข้อมูลพันธุกรรมอย่างละเอียด แม่นยำ และรวดเร็ว
การเลือกใช้ dNTP และ ddNTP อย่างถูกต้องในระบบนี้มีความสำคัญมากต่อความแม่นยำของผลลัพธ์ทางพันธุกรรม ซึ่งมีบทบาทสำคัญในยุคของการแพทย์แม่นยำ (Precision Medicine)