Jaká je funkce enzymové ligázy při tvorbě rekombinantní DNA?

Většinu práce v živé buňce vykonávají její bílkoviny. Jedna věc, kterou buňka musí udělat, je duplikovat ji DNA.

Například ve vašem těle byla DNA duplikována bilionkrát. Proteiny to dělají a jedním z těchto proteinů je enzym zvaný DNA ligáza. Vědci uznali, že ligáza může být užitečná při vytváření rekombinantní DNA v laboratoři, a proto začlenili ligační krok do procesu vytváření rekombinantní DNA.

Jedno vlákno DNA se skládá ze sekvence dusíkaté báze které jdou zkratkami A, T, G a C. Normálně se DNA nachází ve dvouřetězci, kde je jedna dlouhá sekvence bází spojena s jiným stejně dlouhým řetězcem bází.

Tyto dva řetězce jsou komplementární, protože tam, kde jeden řetězec má A, druhý má T, a kde jeden má G, druhý má C. A a T se navzájem shodují prostřednictvím slabé chemické vazby zvané a vodíková vazbaa G a C dělají totéž.

Celkem ti dva doplňkové prameny jsou navzájem spojeny mnoha vodíkovými vazbami. Každý ze dvou jednotlivých řetězců drží své vlastní jaderné báze společně se silnější vazbou ve formě dlouhého řetězce kovalentně spojených řetězců cukru a fosfátů.

Pramen DNA si můžete představit jako jeden náramek s dlouhým kouzlem se čtyřmi různými typy kouzel. Kouzla prostě visí na silném řetězci, který je spojuje dohromady.

Replikace DNA vytváří další kouzelný náramek přizpůsobený prvnímu. Kdekoli je na prvním náramku kouzlo A, na druhé náramek se vejde kouzlo T, a to stejné pro C a G.

Kouzla na druhém náramku se mohou shodovat s prvním náramkem, aniž by byla sama na náramku. To znamená, že se mohou připojit k opačnému řetězci prostřednictvím slabého spojení, aniž by museli mít silný řetězec, který by je spojil se svými sousedy.

DNA ligáza enzym detekuje místa, kde je přerušen řetězec cukru a fosfátů, a obnovuje spojení, čímž spojuje skupiny cukru a fosfátu v silné vazbě.

Rekombinantní DNA je výsledkem rozštěpení dvouřetězce DNA a jeho připojení k dalšímu dvouřetězci. Každý dvojitý pramen je často řezán nerovnoměrně, přičemž jeden pramen končí o několik bází méně než druhý.

Na jednom konci visí další základny, například v TTAA. Druhé dvojité vlákno má další báze v sekvenci jako AATT. Dvě sady dalších základen - zvané „lepivé konce"- uchopte se navzájem za své slabé vodíkové vazby."

Když znovu přemýšlíte o náramcích s kouzly, představte si, že máte jeden náramek s dvojitým kouzlem se dvěma řetízky spojenými pouze prostřednictvím jejich kouzel. Odstřihnete konec, ale odstřihnete jeden konec o čtyři kouzla před druhým, takže visí malý ocas.

Totéž uděláte s dalším náramkem s dvojitým kouzlem. Pokud se tyto čtyři kouzla navzájem doplňují, spojí se dvě přerušovaná kouzla, ale pouze prostřednictvím jejich kouzel.

V předchozím kroku DNA rekombinace, spojily se lepivé konce dvou různých dvouvláknových molekul DNA. Jediné spojení mezi těmito dvěma úseky je však prostřednictvím slabých vazeb. Stejně jako náramek s kouzlem propojený pouze pomocí odpovídajících kouzel, bylo by snadné je oddělit.

Enzym DNA ligázy najde místa, kde nejsou skupiny cukru a fosfátů spojeny dohromady, a spojí je. Stejně jako náramek s kouzlem, i poté, co DNA ligáza projde a zřetězí báze dohromady, je nová, delší dvouvláknová molekula DNA pevně spojena dohromady.