Det meste arbeidet som gjøres i en levende celle, gjøres av proteinene. En ting en celle må gjøre er å duplisere den DNA.
I kroppen din har for eksempel DNA blitt duplisert billioner ganger. Proteiner gjør den jobben, og et av disse proteinene er et enzym som kalles DNA ligase. Forskere anerkjente at ligase kan være nyttig i å bygge rekombinant DNA i laboratoriet, så de innlemmet et ligeringstrinn i prosessen med å lage rekombinant DNA.
Strukturen av DNA
En enkelt DNA-streng består av en sekvens av nitrogenholdige baser som går etter forkortelsene A, T, G og C. Normalt finnes DNA i en dobbel streng, hvor en lang sekvens av baser matches med en annen like lang streng med baser.
De to trådene er komplementære, ved at der den ene strengen har A den andre har T, og der den ene har G, den andre har C. A og T matcher hverandre gjennom en svak kjemisk binding som kalles a Hydrogenbinding, og G og C gjør det samme.
Alt i alt de to komplementære tråder er knyttet til hverandre gjennom mange hydrogenbindinger. Hver av de to individuelle strengene holder sine egne kjernefysiske baser sammen med en sterkere binding i form av en lang kjede av sukker og fosfatgrupper kovalent forbundet.
Ligasefunksjon
Du kan tenke på en DNA-streng som et langt sjarmarmbånd med fire forskjellige typer sjarm. Sjarmene henger bare av den sterke kjedet som forbinder dem sammen.
DNA-replikering bygger et annet sjarmarmbånd som matches med det første. Uansett hvor det er en A-sjarm på det første armbåndet, vil en T-sjarm passe på det andre armbåndet, og det samme for C og G.
Sjarmene på det andre armbåndet kan matche det første armbåndet uten å være på et armbånd selv. Det vil si at de kan koble opp til motsatt kjede gjennom en svak forbindelse uten å ha en sterk kjede for å koble dem til sine naboer.
DNA-ligasen enzym oppdager steder der sukker- og fosfatkjeden brytes, og gjenoppbygger lenken, og forbinder sukker- og fosfatgruppene i en sterk binding.
Rekombinant DNA
Rekombinant DNA er resultatet av å kutte en dobbel DNA-streng og koble den til en annen dobbel streng. Hver dobbel streng blir ofte kuttet ujevnt, med en streng som slutter noen baser under den andre.
Det er ekstra baser som henger av den ene enden, som for eksempel i TTAA. Den andre dobbeltstrengen har ekstra baser i en sekvens som AATT. De to settene med ekstra baser - kalt "klebrig ender"- ta tak i hverandre gjennom deres svake hydrogenbindinger.
Tenk på sjarmarmbånd igjen, forestill deg at du har ett dobbelt sjarmarmbånd med to kjeder som bare er koblet sammen gjennom sin sjarm. Du klipper av enden, men du klipper den ene enden av fire sjarmer mindre enn den andre, så det henger en liten hale av.
Du gjør det samme med et annet dobbeltarmbånd. Hvis de fire sjarmene utfyller hverandre, kobles de to sjarmene sammen, men bare gjennom sin sjarm.
Ligaseenzym som brukes i rekombinasjon
I forrige trinn av DNA-rekombinasjon, matchede klissete ender av to forskjellige dobbeltstrengede DNA-molekyler har koblet seg sammen. Imidlertid er den eneste forbindelsen mellom de to seksjonene gjennom de svake båndene. I likhet med sjarmarmbåndet som bare er koblet sammen med de tilhørende sjarmene, ville det være enkelt å trekke dem fra hverandre.
DNA-ligase-enzymet finner stedene hvor sukker- og fosfatgruppene ikke er koblet sammen, og det knytter dem sammen. Igjen, som sjarmarmbåndet, etter at DNA-ligase kommer gjennom og lenker basene sammen, er det nye, lengre, dobbeltstrengede DNA-molekylet sterkt koblet sammen.