Większość pracy, która jest wykonywana w żywej komórce, jest wykonywana przez jej białka. Jedną z rzeczy, którą musi zrobić komórka, jest jej powielenie DNA.
Na przykład w twoim ciele DNA zostało zduplikowane biliony razy. Białka wykonują tę pracę, a jednym z tych białek jest enzym zwany Ligaza DNA DNA. Naukowcy uznali, że ligaza może być przydatna w budowaniu zrekombinowanego DNA w laboratorium, dlatego włączyli etap ligacji do procesu tworzenia zrekombinowanego DNA.
Struktura DNA
Pojedyncza nić DNA składa się z sekwencji zasady azotowe które noszą skróty A, T, G i C. Zwykle DNA znajduje się w podwójnej nici, gdzie jedna długa sekwencja zasad jest dopasowana do innej równie długiej nici zasad.
Te dwie nici są komplementarne, w tym przypadku, gdy jedna nić ma A, druga ma T, a gdy jedna ma G, druga ma C. A i T pasują do siebie poprzez słabe wiązanie chemiczne zwane a wiązanie wodorowe, a G i C robią to samo.
W sumie te dwa komplementarne nici są połączone ze sobą wieloma wiązaniami wodorowymi. Każda z dwóch pojedynczych nici posiada własne zasady jądrowe wraz z silniejszym wiązaniem w postaci długiego łańcucha kowalencyjnie połączonych grup cukrowych i fosforanowych.
Funkcja ligazy
Możesz myśleć o nici DNA jako o jednej długiej bransoletce z czterema różnymi rodzajami uroków. Uroki po prostu zwisają z mocnego łańcucha, który je łączy.
Replikacja DNA buduje kolejną bransoletkę uroku dopasowaną do pierwszej. Wszędzie tam, gdzie na pierwszej bransoletce znajduje się zawieszka A, zawieszka T będzie pasować do drugiej bransoletki, tak samo dla C i G.
Zawieszki na drugiej bransoletce mogą pasować do pierwszej bransoletki, nie będąc na bransoletce. Oznacza to, że mogą łączyć się z przeciwległym łańcuchem poprzez słabe połączenie bez silnego łańcucha, który łączyłby ich z sąsiadami.
Ligaza DNA enzym wykrywa miejsca przerwania łańcucha cukrowego i fosforanowego i odbudowuje połączenie, łącząc grupy cukrowe i fosforanowe silnym wiązaniem.
Rekombinowany DNA
Rekombinowany DNA jest wynikiem przecięcia podwójnej nici DNA i połączenia jej z inną podwójną nicią. Każda podwójna nitka jest często przycinana nierównomiernie, przy czym jedna nitka kończy się kilka baz przed drugą.
Z jednego końca zwisają dodatkowe podstawy, jak na przykład w TTAA. Druga podwójna nić ma dodatkowe zasady w sekwencji takiej jak AATT. Dwa zestawy dodatkowych podstaw – zwane „lepkie końce" -- chwytają się nawzajem poprzez ich słabe wiązania wodorowe.
Myśląc o bransoletkach z urokiem, wyobraź sobie, że masz jedną bransoletkę z podwójnym urokiem z dwoma łańcuszkami połączonymi tylko ich urokami. Odcinasz koniec, ale odcinasz jeden koniec o cztery amulety przed drugim, więc zwisa mały ogon.
To samo robisz z inną bransoletką z podwójnym urokiem. Jeśli cztery amulety wzajemnie się uzupełniają, dwa wycięte amulety połączą się, ale tylko poprzez swoje amulety.
Enzym Ligazy stosowany w rekombinacji
W poprzednim kroku Rekombinacja DNA, dopasowane lepkie końce dwóch różnych dwuniciowych cząsteczek DNA połączyły się. Jednak jedynym połączeniem między tymi dwiema sekcjami są słabe wiązania. Podobnie jak bransoletka z wdziękiem połączona tylko za pomocą pasujących wdzięków, łatwo byłoby je rozdzielić.
Enzym ligaza DNA znajduje miejsca, w których grupy cukrowe i fosforanowe nie są ze sobą połączone i łączy je. Ponownie, podobnie jak bransoletka z wdziękiem, po przejściu ligazy DNA i połączeniu zasad razem, nowa, dłuższa, dwuniciowa cząsteczka DNA jest ze sobą silnie połączona.