Het meeste werk dat in een levende cel wordt gedaan, wordt gedaan door zijn eiwitten. Een ding dat een cel hoeft te doen, is zijn. dupliceren DNA.
In je lichaam is DNA bijvoorbeeld biljoenen keren gedupliceerd. Eiwitten doen dat werk, en een van die eiwitten is een enzym genaamd DNA-ligase. Wetenschappers erkenden dat ligase nuttig zou kunnen zijn bij het bouwen van recombinant DNA in het laboratorium, dus namen ze een ligatiestap op in het proces van het maken van recombinant DNA.
De structuur van DNA
Een enkele streng DNA bestaat uit een reeks van stikstofbasen die door de afkortingen A, T, G en C gaan. Normaal gesproken wordt DNA gevonden in een dubbele streng, waar een lange reeks basen overeenkomt met een andere even lange basenstreng.
De twee strengen zijn complementair, in die zin dat waar de ene streng een A heeft, de andere een T heeft, en waar de ene een G heeft, de andere een C. De A en T passen bij elkaar via een zwakke chemische binding genaamd a waterstofbinding, en G en C doen hetzelfde.
Al met al, de twee complementaire strengen zijn met elkaar verbonden door vele waterstofbruggen. Elk van de twee afzonderlijke strengen houdt hun eigen nucleaire basen bij elkaar met een sterkere binding in de vorm van een lange keten van covalente suiker- en fosfaatgroepen.
Ligase Functie
Je kunt een DNA-streng zien als één lange bedelarmband met vier verschillende soorten bedels. De bedels hangen gewoon aan de sterke ketting die ze met elkaar verbindt.
DNA-replicatie bouwt een andere bedelarmband die overeenkomt met de eerste. Overal waar een A-bedel op de eerste armband zit, past een T-bedel op de tweede armband, en hetzelfde voor C en G.
De bedels op de tweede armband kunnen matchen met de eerste armband zonder zelf aan een armband te zitten. Dat wil zeggen, ze kunnen verbinding maken met de tegenovergestelde keten via een zwakke verbinding zonder een sterke keten te hebben om ze met hun buren te verbinden.
De DNA-ligase enzym detecteert plaatsen waar de suiker- en fosfaatketen is verbroken, en herbouwt de link, waarbij de suiker- en fosfaatgroepen in een sterke binding worden verbonden.
Recombinant DNA
Recombinant DNA is het resultaat van het knippen van een dubbele DNA-streng en het verbinden met een andere dubbele streng. Elke dubbele streng is vaak ongelijk gesneden, waarbij de ene streng een paar basen voor de andere eindigt.
Er hangen extra bases aan het ene uiteinde, zoals bijvoorbeeld in TTAA. De andere dubbele streng heeft extra basen in een sequentie zoals AATT. De twee sets extra bases -- genaamd "plakkerige uiteinden" -- grijpen elkaar vast door hun zwakke waterstofbruggen.
Als je weer aan bedelarmbanden denkt, stel je voor dat je een dubbele bedelarmband hebt met twee kettingen die alleen door hun bedeltjes met elkaar zijn verbonden. Je knipt het uiteinde af, maar je knipt het ene uiteinde vier bedeltjes voor het andere, dus er hangt een staartje af.
Hetzelfde doe je met een andere dubbele bedelarmband. Als de vier bedeltjes elkaar aanvullen, zullen de twee afgeknipte bedeltjes op elkaar aansluiten, maar alleen door hun bedeltjes.
Ligase-enzym gebruikt bij recombinatie
In de vorige stap van DNA-recombinatie, zijn bij elkaar passende kleverige uiteinden van twee verschillende dubbelstrengs DNA-moleculen met elkaar verbonden. De enige verbinding tussen de twee secties is echter door de zwakke bindingen. Net als de bedelarmband die alleen door de bijpassende bedels is verbonden, zou het gemakkelijk zijn om ze uit elkaar te trekken.
Het DNA-ligase-enzym vindt de plaatsen waar de suiker- en fosfaatgroepen niet aan elkaar zijn verbonden en verbindt ze met elkaar. Nogmaals, net als de bedelarmband, nadat DNA-ligase is doorgekomen en de basen aan elkaar heeft geketend, is het nieuwe, langere, dubbelstrengs DNA-molecuul sterk met elkaar verbonden.