מה תפקידו של האנזים ליגאז ביצירת DNA רקומביננטי?

רוב העבודה שנעשית בתא חי נעשית על ידי החלבונים שלו. דבר אחד שעליו תא צריך לעשות הוא לשכפל אותו DNA.

בגופך, למשל, דנ"א הוכפל טריליוני פעמים. חלבונים עושים את העבודה הזאת, ואחד מאותם חלבונים הוא אנזים שנקרא ליגאז DNA. מדענים זיהו כי ליגאז יכול להיות שימושי בבניית DNA רקומביננטי במעבדה, ולכן שילבו שלב קשירה בתהליך יצירת DNA רקומביננטי.

גדיל יחיד של DNA מורכב מרצף של בסיסים חנקניים שעוברים לפי הקיצורים A, T, G ו- C. בדרך כלל, ה- DNA נמצא בגדיל כפול, כאשר רצף בסיסי אחד ארוך מתואם לגדיל בסיסי ארוך באותה מידה.

שני הגדילים משלימים, בכך שבמקום שלחוט אחד יש A יש לשני T, ובמקום שלאחד יש G, לשני יש C. ה- A ו- T תואמים זה את זה דרך קשר כימי חלש הנקרא a קשר מימן, ו- G ו- C עושים את אותו הדבר.

בסך הכל השניים קווצות משלימות מחוברים זה לזה באמצעות קשרי מימן רבים. כל אחד משני הגדילים האישיים מחזיקים בסיסים גרעיניים משלהם יחד עם קשר חזק יותר בצורת שרשרת ארוכה של קבוצות סוכר ופוספט המחוברות קוולנטית.

אתה יכול לחשוב על קווצת DNA כצמיד קסם אחד ארוך עם ארבעה סוגים שונים של קסמים. הקסמים פשוט תלויים בשרשרת החזקה שמחברת ביניהם.

שכפול DNA בונה צמיד קסם נוסף המותאם לראשון. בכל מקום שיש קסם A על הצמיד הראשון, קסם T יתאים לצמיד השני, וזהה עבור C ו- G.

הקסמים על הצמיד השני יכולים להתאים לצמיד הראשון מבלי להיות על צמיד עצמם. כלומר, הם יכולים להתחבר עד לשרשרת הנגדית דרך חיבור חלש מבלי שיהיה להם שרשרת חזקה שתחבר אותם לשכניהם.

הליגזה של ה- DNA אֶנזִים מגלה מקומות בהם נשברת שרשרת הסוכר והפוספט, ובונה מחדש את החוליה, ומחבר את קבוצות הסוכר והפוספט בקשר חזק.

דנ"א רקומביננטי הוא תוצאה של חיתוך גדיל כפול של דנ"א וחיבורו לגדיל כפול אחר. כל קווצה כפולה נחתכת לרוב בצורה לא אחידה, כאשר קווצה אחת מסתיימת בכמה בסיסים פחות מהשנייה.

ישנם בסיסים נוספים התלויים בקצה אחד, כמו ב- TTAA, למשל. לחוט הכפול השני יש בסיסים נוספים ברצף כמו AATT. שתי קבוצות הבסיסים הנוספים - הנקראות "קצוות דביקים"- תפסו אחד את השני דרך קשרי המימן החלשים שלהם.

כשאתה חושב שוב על צמידי קסם, דמיין שיש לך צמיד קסם כפול אחד עם שתי שרשראות המחוברות רק באמצעות קסמיהם. אתה חותך את הקצה, אבל אתה חותך את הקצה האחד בארבעה קסמים מהקצה השני, כך שנשאר זנב קטן.

אתה עושה את אותו הדבר לצמיד קסם כפול אחר. אם ארבעת הקסמים משלימים זה את זה, שני הקסמים שגזזו יתחברו, אך רק באמצעות הקסם שלהם.

בשלב הקודם של רקומבינציה של DNA, קצוות דביקים תואמים של שתי מולקולות DNA כפולות גדיליות התחברו. עם זאת, הקשר היחיד בין שני החלקים הוא באמצעות הקשרים החלשים. כמו צמיד הקסמים המחובר רק באמצעות הקסמים התואמים, יהיה קל לפרק אותם.

אנזים ה- DNA ligase מוצא את המקומות בהם קבוצות הסוכר והפוספט אינם מחוברים זה לזה והוא מקשר ביניהם. שוב, כמו צמיד הקסם, לאחר שהליגאז של ה- DNA נכנס ושרשר את הבסיסים יחד, מולקולת ה- DNA החדשה, הארוכה, הדו-גדילית, מחוברת היטב יחד.