Повечето работи, които се извършват в живата клетка, се извършват от нейните протеини. Едно нещо, което клетката трябва да направи, е да дублира своята ДНК.
В тялото ви например ДНК е дублирана трилиони пъти. Протеините вършат тази работа и един от тези протеини е ензимът, наречен ДНК лигаза. Учените признаха, че лигазата може да бъде полезна за изграждането на рекомбинантна ДНК в лабораторията, така че те включиха стъпка на лигиране в процеса на създаване на рекомбинантна ДНК.
Структурата на ДНК
Една верига на ДНК се състои от последователност от азотни основи които се съчетават с абревиатурите A, T, G и C. Обикновено ДНК се намира в двойна верига, където една дълга последователност от основи се съчетава с друга също толкова дълга верига на основи.
Двете нишки се допълват, като там, където едната нишка има А, другата има Т, а когато едната има G, другата има C. A и T съвпадат помежду си чрез слаба химическа връзка, наречена a водородна връзка, а G и C правят същото.
Като цяло двамата допълващи нишки
са свързани помежду си чрез много водородни връзки. Всяка от двете отделни вериги притежава свои собствени ядрени основи заедно с по-силна връзка под формата на дълга верига захарно-фосфатни групи, ковалентно свързани.Функция на лигазата
Можете да мислите за ДНК веригата като една дълга гривна с четири различни вида чар. Прелестите просто висят от силната верига, която ги свързва заедно.
Репликацията на ДНК създава друга очарователна гривна, съчетана с първата. Навсякъде, където има чар на първата гривна, на втората гривна ще се побере талисмана Т, и същото за C и G.
Прелестите на втората гривна могат да съвпадат с първата гривна, без да са на самата гривна. Тоест, те могат да се свържат до противоположната верига чрез слаба връзка, без да имат силна верига, която да ги свърже със съседите си.
ДНК лигазата ензим открива местата, където захарната и фосфатната верига е прекъсната, и възстановява връзката, свързвайки захарната и фосфатната групи в силна връзка.
Рекомбинантна ДНК
Рекомбинантната ДНК е резултат от изрязването на двойна верига на ДНК и свързването й с друга двойна верига. Всяка двойна нишка често се нарязва неравномерно, като едната нишка завършва на няколко основи по-малко от другата.
Има допълнителни основи, висящи от единия край, както например в TTAA. Другата двойна нишка има допълнителни основи в последователност като AATT. Двата комплекта допълнителни бази - наречени "лепкави краища"- хващат се един за друг чрез техните слаби водородни връзки.
Замисляйки се отново за гривни с чар, представете си, че имате една двойна гривна с две вериги, свързани само чрез техните прелести. Отрязвате края, но отрязвате единия край с четири прелести, а другият не е, така че има малка опашка.
Вие правите същото с друга гривна с двоен чар. Ако четирите прелести се допълват, двата отрязани прелести ще се свържат, но само чрез своите прелести.
Лигазен ензим, използван при рекомбинация
В предходната стъпка на ДНК рекомбинация, съвпаднали лепкави краища на две различни двуверижни ДНК молекули са свързани. Единствената връзка между двете секции обаче е чрез слабите връзки. Подобно на чаровната гривна, свързана само чрез съответните прелести, би било лесно да ги раздърпате.
ДНК лигазният ензим намира местата, където захарната и фосфатната групи не са свързани помежду си, и ги свързва. Отново, подобно на очарователната гривна, след като ДНК лигазата преминава и свързва основите заедно, новата, по-дълга, двуверижна ДНК молекула е силно свързана заедно.