Det meste arbejde, der udføres i en levende celle, udføres af dets proteiner. Én ting en celle skal gøre er at duplikere dens DNA.
I din krop er for eksempel DNA blevet duplikeret billioner af gange. Proteiner gør det job, og et af disse proteiner er et enzym kaldet DNA ligase. Forskere erkendte, at ligase kunne være nyttigt ved opbygning af rekombinant DNA i laboratoriet, så de inkorporerede et ligeringstrin i processen med at skabe rekombinant DNA.
Strukturen af DNA
En enkelt DNA-streng består af en sekvens af nitrogenholdige baser der går efter forkortelserne A, T, G og C. Normalt findes DNA i en dobbelt streng, hvor en lang sekvens af baser matches med en anden lige så lang streng af baser.
De to tråde er komplementære, idet den ene streng har A, den anden har T, og hvor den ene har G, den anden har C. A og T matcher hinanden gennem en svag kemisk binding kaldet a hydrogenbindingog G og C gør det samme.
Alt i alt de to komplementære tråde er forbundet med hinanden gennem mange hydrogenbindinger. Hver af de to individuelle tråde holder deres egne nukleare baser sammen med en stærkere binding i form af en lang kæde af sukker og fosfatgrupper, der er kovalent forbundet.
Ligasefunktion
Du kan tænke på en DNA-streng som et langt charmearmbånd med fire forskellige typer charms. Charmene hænger bare af den stærke kæde, der forbinder dem sammen.
DNA-replikering bygger et andet charmearmbånd, der matcher det første. Uanset hvor der er en A-charme på det første armbånd, passer en T-charme på det andet armbånd, og det samme for C og G.
Charmene på det andet armbånd kan matche det første armbånd uden at være på et armbånd selv. Det vil sige, de kan forbinde op til den modsatte kæde gennem en svag forbindelse uden at have en stærk kæde til at forbinde dem til deres naboer.
DNA-ligasen enzym registrerer steder, hvor sukker- og fosfatkæden brydes, og genopbygger leddet og forbinder sukker- og fosfatgrupperne i en stærk binding.
Rekombinant DNA
Rekombinant DNA er resultatet af at skære en dobbelt streng DNA og forbinde den til en anden dobbelt streng. Hver dobbelt streng er ofte skåret ujævnt, hvor den ene streng slutter et par baser under den anden.
Der er ekstra baser, der hænger ud i den ene ende, som for eksempel i TTAA. Den anden dobbeltstreng har ekstra baser i en sekvens som AATT. De to sæt ekstra baser - kaldet "klæbrig ender"- tag fat i hinanden gennem deres svage hydrogenbindinger.
Tænk på charmearmbånd igen, forestil dig at du har et dobbelt charmearmbånd med to kæder, der kun er forbundet med deres charme. Du klipper af enden, men du klipper den ene ende af fire charme mindre end den anden, så der hænger en lille hale af.
Du gør det samme med et andet dobbeltarmbånd. Hvis de fire charms supplerer hinanden, forbinder de to charms, men kun gennem deres charme.
Ligaseenzym, der anvendes i rekombination
I det forudgående trin af DNA-rekombination, matchede klæbrige ender af to forskellige dobbeltstrengede DNA-molekyler er forbundet. Imidlertid er den eneste forbindelse mellem de to sektioner gennem de svage obligationer. Ligesom charmearmbåndet, der kun er forbundet med de matchende charms, ville det være let at trække dem fra hinanden.
DNA-ligaseenzymet finder de steder, hvor sukker- og fosfatgrupperne ikke er forbundet, og det forbinder dem. Igen, som charmearmbåndet, efter at DNA-ligase kommer igennem og kæder baserne sammen, er det nye, længere, dobbeltstrengede DNA-molekyle stærkt forbundet.
