Οι περισσότερες εργασίες που γίνονται σε ένα ζωντανό κύτταρο πραγματοποιούνται από τις πρωτεΐνες του. Ένα πράγμα που πρέπει να κάνει ένα κελί είναι να το αντιγράψει DNA.
Στο σώμα σας, για παράδειγμα, το DNA έχει αναπαραχθεί τρισεκατομμύρια φορές. Οι πρωτεΐνες κάνουν αυτή τη δουλειά και μία από αυτές τις πρωτεΐνες είναι ένα ένζυμο που ονομάζεται Λιγάση DNA. Οι επιστήμονες αναγνώρισαν ότι η λιγάση θα μπορούσε να είναι χρήσιμη στην κατασκευή ανασυνδυασμένου DNA στο εργαστήριο, οπότε ενσωμάτωσαν ένα βήμα απολίνωσης στη διαδικασία δημιουργίας ανασυνδυασμένου DNA.
Η δομή του DNA
Ένας μονός κλώνος DNA αποτελείται από μια ακολουθία αζωτούχες βάσεις που πηγαίνουν από τις συντομογραφίες A, T, G και C. Κανονικά, το DNA βρίσκεται σε έναν διπλό κλώνο, όπου μια μακρά ακολουθία βάσεων συνδυάζεται με μια άλλη εξίσου μακρά κλώνο βάσεων.
Οι δύο κλώνοι είναι συμπληρωματικοί, σε εκεί όπου ο ένας κλώνος έχει Α ο άλλος έχει Τ, και όπου ο ένας έχει G, ο άλλος έχει C. Τα A και T ταιριάζουν μεταξύ τους μέσω ενός αδύναμου χημικού δεσμού που ονομάζεται a δεσμός υδρογόνου, και οι G και C κάνουν το ίδιο.
Συνολικά, οι δύο συμπληρωματικά σκέλη συνδέονται μεταξύ τους μέσω πολλών δεσμών υδρογόνου. Καθένας από τους δύο μεμονωμένους κλώνους συγκρατεί τις δικές του πυρηνικές βάσεις μαζί με έναν ισχυρότερο δεσμό με τη μορφή μιας μακράς αλυσίδας ζάχαρης και φωσφορικών ομάδων συνδεδεμένες ομοιοπολικά.
Λειτουργία λιγάσης
Μπορείτε να σκεφτείτε ένα σκέλος DNA ως ένα μακρύ βραχιόλι γοητείας με τέσσερις διαφορετικούς τύπους γοητειών. Οι γοητείες απλώς κρέμονται από την ισχυρή αλυσίδα που τις συνδέει μεταξύ τους.
Η αναπαραγωγή DNA δημιουργεί ένα άλλο βραχιόλι γοητείας που ταιριάζει με το πρώτο. Όπου υπάρχει μια γοητεία στο πρώτο βραχιόλι, μια γοητεία T θα χωρέσει στο δεύτερο βραχιόλι και το ίδιο για τους C και G.
Οι γοητείες στο δεύτερο βραχιόλι μπορούν να ταιριάζουν με το πρώτο βραχιόλι χωρίς να είναι σε ένα βραχιόλι οι ίδιοι. Δηλαδή, μπορούν να συνδεθούν με την αντίθετη αλυσίδα μέσω μιας αδύναμης σύνδεσης χωρίς να έχουν μια ισχυρή αλυσίδα για να τις συνδέσουν με τους γείτονές τους.
Η λιγάση του DNA ένζυμο ανιχνεύει μέρη όπου η ζάχαρη και η φωσφορική αλυσίδα έχει σπάσει, και ξαναχτίζει το σύνδεσμο, συνδέοντας τις ομάδες ζάχαρης και φωσφορικών σε έναν ισχυρό δεσμό.
Ανασυνδυασμένο DNA
Το ανασυνδυασμένο DNA είναι το αποτέλεσμα της κοπής ενός διπλού κλώνου DNA και της σύνδεσής του με έναν άλλο διπλό κλώνο. Κάθε διπλό σκέλος κόβεται συχνά άνισα, με το ένα σκέλος να τελειώνει μερικές βάσεις κοντά στο άλλο.
Υπάρχουν επιπλέον βάσεις που κρέμονται από το ένα άκρο, όπως για παράδειγμα στο TTAA. Το άλλο διπλό σκέλος έχει επιπλέον βάσεις σε μια σειρά όπως το AATT. Τα δύο σύνολα επιπλέον βάσεων - που ονομάζονται "κολλώδη άκρα"- πιάστε ο ένας τον άλλο μέσω των αδύναμων δεσμών υδρογόνου τους.
Σκεφτείτε ξανά βραχιόλια γοητείας, φανταστείτε ότι έχετε ένα διπλό βραχιόλι γοητείας με δύο αλυσίδες συνδεδεμένες μόνο μέσω των γοητειών τους. Πετάτε το άκρο, αλλά κόβετε το ένα άκρο τέσσερις γοητείες κοντά στο άλλο, οπότε υπάρχει μια μικρή ουρά που κρέμεται.
Κάνετε το ίδιο πράγμα σε ένα άλλο βραχιόλι διπλής γοητείας. Εάν οι τέσσερις γοητείες αλληλοσυμπληρώνονται, οι δύο γοητευτικές αποσπάσματα θα συνδεθούν, αλλά μόνο μέσω της γοητείας τους.
Ένζυμο λιγάσης που χρησιμοποιείται στον ανασυνδυασμό
Στο προηγούμενο βήμα του Ανασυνδυασμός DNA, ταιριασμένα κολλώδη άκρα δύο διαφορετικών δίκλωνων μορίων DNA έχουν συνδεθεί. Ωστόσο, η μόνη σύνδεση μεταξύ των δύο τμημάτων είναι μέσω των ασθενών δεσμών. Όπως και το βραχιόλι γοητείας που συνδέεται μόνο μέσω των αντίστοιχων γοητειών, θα ήταν εύκολο να τα ξεχωρίσετε.
Το ένζυμο λιγάσης DNA βρίσκει τα μέρη όπου οι ομάδες σακχάρου και φωσφορικών δεν συνδέονται μεταξύ τους και τις συνδέει. Και πάλι, όπως το βραχιόλι γοητείας, αφού η λιγάση του DNA περάσει και αλυσώσει τις βάσεις μαζί, το νέο, μακρύτερο, δίκλωνο μόριο DNA συνδέεται έντονα μεταξύ τους.
