La plupart des travaux effectués dans une cellule vivante sont effectués par ses protéines. Une chose qu'une cellule doit faire est de dupliquer son ADN.
Dans votre corps, par exemple, l'ADN a été dupliqué des milliards de fois. Les protéines font ce travail, et l'une de ces protéines est une enzyme appelée ADN ligase. Les scientifiques ont reconnu que la ligase pourrait être utile dans la construction d'ADN recombinant en laboratoire, ils ont donc incorporé une étape de ligature dans le processus de création d'ADN recombinant.
La structure de l'ADN
Un seul brin d'ADN est constitué d'une séquence de bases azotées qui portent les abréviations A, T, G et C. Normalement, l'ADN se trouve dans un double brin, où une longue séquence de bases est associée à un autre brin de bases de même longueur.
Les deux brins sont complémentaires, en ce sens que lorsqu'un brin a un A, l'autre a un T, et où l'un a un G, l'autre a un C. Le A et le T se correspondent par une liaison chimique faible appelée un liaison hydrogène, et G et C font de même.
Au total, les deux brins complémentaires sont liés les uns aux autres par de nombreuses liaisons hydrogène. Chacun des deux brins individuels détient ses propres bases nucléaires avec une liaison plus forte sous la forme d'une longue chaîne de groupes sucre et phosphate connectés de manière covalente.
Fonction ligase
Vous pouvez considérer un brin d'ADN comme un long bracelet à breloques avec quatre types de breloques différents. Les charmes pendent juste de la chaîne solide qui les relie ensemble.
La réplication de l'ADN construit un autre bracelet à breloques assorti au premier. Partout où il y a une breloque A sur le premier bracelet, une breloque T s'adaptera sur le deuxième bracelet, et de même pour C et G.
Les breloques du deuxième bracelet peuvent être assorties au premier bracelet sans être elles-mêmes sur un bracelet. C'est-à-dire qu'ils peuvent se connecter à la chaîne opposée via une connexion faible sans avoir une chaîne forte pour les connecter à leurs voisins.
L'ADN ligase enzyme détecte les endroits où la chaîne du sucre et du phosphate est rompue et reconstruit le lien, reliant les groupes sucre et phosphate dans une liaison forte.
ADN recombinant
L'ADN recombinant est le résultat de la coupure d'un double brin d'ADN et de sa connexion à un autre double brin. Chaque double brin est souvent coupé de manière inégale, un brin se terminant à quelques bases de l'autre.
Il y a des bases supplémentaires suspendues à une extrémité, comme dans TTAA, par exemple. L'autre double brin a des bases supplémentaires dans une séquence comme AATT. Les deux ensembles de bases supplémentaires -- appelés "extrémités collantes" -- s'accrochent les uns aux autres par leurs faibles liaisons hydrogène.
En pensant à nouveau aux bracelets à breloques, imaginez que vous avez un bracelet à breloques double avec deux chaînes reliées uniquement par leurs breloques. Vous coupez l'extrémité, mais vous coupez une extrémité à quatre charmes de l'autre, donc il y a une petite queue qui pend.
Vous faites la même chose avec un autre bracelet à breloques doubles. Si les quatre charmes se complètent, les deux charmes coupés se connecteront, mais uniquement via leurs charmes.
Enzyme ligase utilisée en recombinaison
Dans l'étape préalable de recombinaison d'ADN, les extrémités collantes appariées de deux molécules d'ADN double brin différentes se sont connectées. Cependant, le seul lien entre les deux sections se fait par les liaisons faibles. Comme le bracelet à breloques connecté uniquement par les breloques assorties, il serait facile de les séparer.
L'enzyme ADN ligase trouve les endroits où les groupes sucre et phosphate ne sont pas connectés entre eux et les relie. Encore une fois, comme le bracelet à breloques, une fois que l'ADN ligase a traversé et enchaîne les bases ensemble, la nouvelle molécule d'ADN double brin plus longue est fortement connectée ensemble.