生細胞で行われるほとんどの作業は、そのタンパク質によって行われます。 セルがしなければならないことの1つは、そのセルを複製することです DNA.
たとえば、あなたの体では、DNAは何兆回も複製されています。 タンパク質はその仕事をします、そしてそれらのタンパク質の1つはと呼ばれる酵素です DNAリガーゼ. 科学者たちは、リガーゼが実験室で組換えDNAを構築するのに役立つ可能性があることを認識したため、組換えDNAを作成するプロセスにライゲーションステップを組み込みました。
DNAの構造
DNAの一本鎖は次の配列で構成されています 核酸塩基 略語A、T、G、Cで表示されます。 通常、DNAは二本鎖に見られ、1つの長い塩基配列が別の同じ長さの塩基鎖と一致します。
2つのストランドは相補的であり、一方のストランドにAがあり、もう一方のストランドにTがあり、一方にGがあり、もう一方にCがあります。 AとTは、Aと呼ばれる弱い化学結合を介して互いに一致します。 水素結合、およびGとCは同じことを行います。
全体として、2つ 相補鎖 多くの水素結合を介して互いに結合されています。 2つの個々の鎖のそれぞれは、共有結合した糖とリン酸基の長鎖の形で、より強い結合とともに独自の核塩基を保持しています。
リガーゼ機能
DNA鎖は、4種類のチャームを備えた1つの長いチャームブレスレットと考えることができます。 チャームは、それらをつなぐ強力なチェーンにぶら下がっています。
DNA複製は、最初のものと一致する別のチャームブレスレットを構築します。 最初のブレスレットにAチャームがある場合は常に、Tチャームが2番目のブレスレットにフィットします。CとGも同じです。
2番目のブレスレットのチャームは、ブレスレット自体になくても最初のブレスレットと一致することができます。 つまり、隣接するチェーンに接続するための強力なチェーンがなくても、弱い接続を介して反対側のチェーンに接続できます。
DNAリガーゼ 酵素 糖とリン酸の鎖が切れている場所を検出し、リンクを再構築して、糖とリン酸のグループを強力な結合で接続します。
組換えDNA
組換えDNAは、DNAの二本鎖を切断し、それを別の二本鎖に接続した結果です。 各二本鎖はしばしば不均一に切断され、一方の鎖がもう一方の数塩基手前で終わります。
たとえば、TTAAのように、一方の端にぶら下がっている余分なベースがあります。 もう一方の二本鎖には、AATTのようなシーケンスで余分な塩基があります。 2セットの追加ベース-「」と呼ばれる
粘着末端"-弱い水素結合を介してお互いをつかみます。チャームブレスレットをもう一度考えてみてください。2つのチェーンがチャームだけで接続されたダブルチャームブレスレットが1つあると想像してみてください。 あなたは端を切り落としますが、一方の端をもう一方の端の4つのチャームの手前で切り取るので、小さな尻尾がぶら下がっています。
あなたは別のダブルチャームブレスレットにも同じことをします。 4つのチャームが互いに補完し合う場合、2つの切り取られたチャームは接続されますが、それらのチャームを介してのみ接続されます。
組換えに使用されるリガーゼ酵素
の前のステップで DNA組換え、2つの異なる二本鎖DNA分子の一致した粘着末端が接続されています。 ただし、2つのセクション間の唯一の接続は、弱い結合を介したものです。 一致するチャームだけで接続されたチャームブレスレットのように、それらを簡単に引き離すことができます。
DNAリガーゼ酵素は、糖基とリン酸基が結合していない場所を見つけ、それらを結合します。 繰り返しになりますが、チャームブレスレットのように、DNAリガーゼが通過して塩基を鎖でつなぐと、新しい、より長い二本鎖DNA分子が強く結合します。