La maggior parte del lavoro svolto in una cellula vivente è svolto dalle sue proteine. Una cosa che una cellula deve fare è duplicare la sua DNA.
Nel tuo corpo, per esempio, il DNA è stato duplicato trilioni di volte. Le proteine fanno questo lavoro e una di queste proteine è un enzima chiamato DNA ligasi. Gli scienziati hanno riconosciuto che la ligasi potrebbe essere utile nella costruzione del DNA ricombinante in laboratorio, quindi hanno incorporato una fase di ligasi nel processo di creazione del DNA ricombinante.
La struttura del DNA
Un singolo filamento di DNA è costituito da una sequenza di basi azotate che vanno dalle abbreviazioni A, T, G e C. Normalmente, il DNA si trova in un doppio filamento, dove una lunga sequenza di basi è abbinata a un altro filamento di basi altrettanto lungo.
I due filamenti sono complementari, in quanto dove un filamento ha A l'altro ha T, e dove uno ha G, l'altro ha C. A e T si accoppiano tra loro attraverso un debole legame chimico chiamato a legame idrogeno, e G e C fanno lo stesso.
Insieme, i due filamenti complementari sono uniti tra loro tramite molti legami idrogeno. Ciascuno dei due singoli filamenti tiene insieme le proprie basi nucleari con un legame più forte sotto forma di una lunga catena di zuccheri e gruppi fosfato collegati in modo covalente.
Funzione di ligasi
Puoi pensare a un filamento di DNA come a un lungo braccialetto con ciondoli con quattro diversi tipi di ciondoli. I ciondoli pendono semplicemente dalla forte catena che li collega insieme.
La replicazione del DNA costruisce un altro braccialetto di fascino abbinato al primo. Ovunque ci sia un ciondolo A sul primo braccialetto, un ciondolo a T si adatterà sul secondo braccialetto, e lo stesso per C e G.
I ciondoli sul secondo braccialetto possono abbinarsi al primo braccialetto senza essere su un braccialetto stessi. Cioè, possono connettersi alla catena opposta attraverso una connessione debole senza avere una catena forte per collegarli ai loro vicini.
La DNA ligasi enzima rileva i punti in cui la catena di zucchero e fosfato è interrotta e ricostruisce il collegamento, collegando i gruppi di zucchero e fosfato in un forte legame.
DNA ricombinante
Il DNA ricombinante è il risultato del taglio di un doppio filamento di DNA e del suo collegamento a un altro doppio filamento. Ogni doppio filo è spesso tagliato in modo non uniforme, con un filo che termina a poche basi in meno dell'altro.
Ci sono basi extra che pendono da un'estremità, come in TTAA, per esempio. L'altro doppio filamento ha basi extra in una sequenza come AATT. Le due serie di basi extra - chiamate "estremità appiccicose"- si aggrappano l'un l'altro attraverso i loro deboli legami idrogeno
Ripensando ai braccialetti con ciondoli, immagina di avere un doppio bracciale con ciondoli con due catene collegate solo attraverso i loro ciondoli. Tagli l'estremità, ma tagli un'estremità quattro ciondoli in meno dell'altro, quindi c'è una piccola coda che pende.
Fai la stessa cosa con un altro braccialetto con doppio ciondolo. Se i quattro ciondoli si completano a vicenda, i due ciondoli tagliati si collegheranno, ma solo attraverso i loro ciondoli.
Enzima ligasi utilizzato nella ricombinazione
Nella fase precedente di ricombinazione del DNA, le estremità appiccicose abbinate di due diverse molecole di DNA a doppio filamento si sono collegate. Tuttavia, l'unico collegamento tra le due sezioni è attraverso i legami deboli. Come il braccialetto con ciondoli collegato solo attraverso i ciondoli abbinati, sarebbe facile separarli.
L'enzima DNA ligasi trova i punti in cui i gruppi zucchero e fosfato non sono collegati tra loro e li collega. Di nuovo, come il braccialetto di fascino, dopo che la ligasi del DNA è passata e ha incatenato le basi insieme, la nuova molecola di DNA a doppio filamento, più lunga, è fortemente connessa tra loro.