Enamiku tööd, mis tehakse elusrakus, teevad selle valgud. Üks asi, mida rakk peab tegema, on selle paljundamine DNA.
Näiteks teie kehas on DNA-d dubleeritud triljoneid kordi. Valgud teevad seda tööd ja üks neist valkudest on ensüüm, mida nimetatakse DNA ligaas. Teadlased tõdesid, et ligaas võib olla kasulik rekombinantse DNA ehitamiseks laboris, seetõttu lisasid nad ligeerimisetapi rekombinantse DNA loomise protsessi.
DNA struktuur
Üks DNA ahel koosneb järjestusest lämmastikalused mis lähevad lühendite A, T, G ja C. Tavaliselt leidub DNA kaheahelalises, kus üks pikk aluste järjestus sobitatakse teise sama pika aluste ahelaga.
Need kaks ahelat on üksteist täiendavad, kuna kus ühel ahelal on A, teisel on T ja teisel ühel on G, teisel on C. A ja T sobivad omavahel nõrga keemilise sideme kaudu, mida nimetatakse a vesiniksidening G ja C teevad sama.
Kokku need kaks täiendavad tegevussuunad on omavahel ühendatud paljude vesiniksidemete kaudu. Mõlemal üksikul ahelal on oma tuumaalused koos tugevama sidemega pika kovalentselt ühendatud suhkru- ja fosfaatrühma kujul.
Ligaasi funktsioon
Võite mõelda DNA ahelast kui ühest pika võlu käevõrust, millel on neli erinevat võlusid. Võlud ripuvad lihtsalt tugeva ahela küljes, mis neid ühendab.
DNA replikatsioon ehitab teise võlu käevõru, mis sobib esimesega. Kõikjal, kus esimesel käevõrul on A-võlu, sobib teisele käevõrule T-võlu ning sama ka C-le ja G-le.
Teise käevõru võlud võivad sobituda esimese käevõruga, ise käevõrul olemata. See tähendab, et nad saavad nõrga ühenduse kaudu ühenduda vastassuunalise ahelaga, ilma et neil oleks oma naabritega ühendamiseks tugevat ahelat.
DNA ligaas ensüüm tuvastab kohad, kus suhkru- ja fosfaatahel on katki, ning ehitab uuesti üles seose, ühendades suhkru- ja fosfaatrühmad tugevas sidemes.
Rekombinantne DNA
Rekombinantne DNA on DNA kahekordse ahela lõikamise ja teise topeltahelaga ühendamise tulemus. Iga kahekordne haru lõigatakse sageli ebaühtlaselt, kusjuures üks haru lõpeb mõne alusega teisest lühemana.
Ühe otsa küljes rippuvad lisapõhjad, nagu näiteks TTAA-s. Teisel topeltahelal on täiendavad alused järjestuses nagu AATT. Kaks lisaluste komplekti - nnkleepuvad otsad"- haarake üksteise külge nende nõrkade vesiniksidemete kaudu.
Mõeldes taas võluvõsudele, kujutage ette, et teil on üks kahekordse võlu käevõru, millel on kaks ahelat, mis on ühendatud ainult nende võlude kaudu. Nipid otsast ära, aga ühe otsa neljast võlusest lühikesed, nii et ripub väike saba.
Teete sama asja teise kahekordse võlu käevõruga. Kui neli võlu täiendavad teineteist, ühendatakse kaks lõigatud võlu, kuid ainult nende võlude kaudu.
Ligaasi ensüüm, mida kasutatakse rekombinatsioonis
Aasta eelmises etapis DNA rekombinatsioon, kahe erineva kaheahelalise DNA molekuli kleepuvad otsad on omavahel ühendatud. Kuid ainus ühendus kahe sektsiooni vahel on nõrkade sidemete kaudu. Nagu võluvõru, mis on ühendatud ainult sobivate võlude kaudu, oleks ka neid lihtne lahti tõmmata.
DNA ligaasi ensüüm leiab kohad, kus suhkru- ja fosfaatrühmad pole omavahel ühendatud, ja seob need omavahel. Jällegi, nagu võluvõru, on pärast DNA ligaasi läbimist ja aluste aheldamist uus, pikem, kaheahelaline DNA molekul tihedalt ühendatud.