Большую часть работы, выполняемой живой клеткой, выполняют ее белки. Одна вещь, которую должна сделать ячейка, - это продублировать ее ДНК.
Например, в вашем теле ДНК дублировалась триллионы раз. Эту работу выполняют белки, и один из этих белков - фермент, называемый ДНК-лигаза. Ученые признали, что лигаза может быть полезна для создания рекомбинантной ДНК в лаборатории, поэтому они включили этап лигирования в процесс создания рекомбинантной ДНК.
Структура ДНК
Одна цепь ДНК состоит из последовательности азотистые основания которые идут с сокращениями A, T, G и C. Обычно ДНК находится в двойной цепи, где одна длинная последовательность оснований совпадает с другой такой же длинной цепью оснований.
Две нити дополняют друг друга в том смысле, что одна нить имеет букву А, другая - букву Т, а в одной цепи - букву G, а в другой - C. A и T соответствуют друг другу через слабую химическую связь, называемую водородная связь, и G и C делают то же самое.
Всего два дополнительные пряди связаны друг с другом множеством водородных связей. Каждая из двух отдельных цепей удерживает свои собственные ядерные основания вместе с более прочной связью в виде длинной цепи ковалентно связанных сахарных и фосфатных групп.
Функция лигазы
Нить ДНК можно представить себе как один длинный браслет-шарм с четырьмя разными типами шармов. Амулеты просто свисают с прочной цепи, соединяющей их вместе.
Репликация ДНК создает еще один браслет-оберег, подобный первому. Если на первом браслете есть подвеска A, то на втором браслете поместится подвеска T, и то же самое для C и G.
Подвески на втором браслете могут соответствовать первому браслету, не будучи самим браслетом. То есть они могут подключаться к противоположной цепочке через слабое соединение, не имея сильной цепочки, соединяющей их со своими соседями.
ДНК-лигаза фермент обнаруживает места, где цепь сахара и фосфата разорвана, и восстанавливает связь, соединяя группы сахара и фосфата в прочную связь.
Рекомбинантная ДНК
Рекомбинантная ДНК - это результат разрезания двойной цепи ДНК и соединения ее с другой двойной цепью. Каждая двойная нить часто обрезана неравномерно, одна нить заканчивается на несколько оснований короче другой.
С одного конца свешиваются дополнительные базы, как, например, в TTAA. Другая двойная цепь имеет дополнительные основания в последовательности, подобной AATT. Два набора дополнительных оснований - так называемые "липкие концы«- цепляются друг за друга своими слабыми водородными связями.
Снова думая о браслетах с подвесками, представьте, что у вас есть один двойной браслет с подвесками, две цепочки которого соединены только своими подвесками. Вы отрезаете конец, но вы отрезаете один конец на четыре чарма меньше другого, так что немного свисает хвостик.
Вы проделываете то же самое с другим браслетом с двойным шармом. Если четыре амулета дополняют друг друга, два отрезанных чара соединятся, но только через свои чары.
Фермент лигаза, используемый в рекомбинации
На предыдущем этапе Рекомбинация ДНК, совпали липкие концы двух разных двухцепочечных молекул ДНК. Однако единственная связь между двумя секциями - через слабые связи. Подобно браслету-подвеске, соединенному только соответствующими подвесками, их было бы легко разобрать.
Фермент ДНК-лигаза находит места, где сахарная и фосфатная группы не связаны друг с другом, и связывает их. Опять же, как и в случае с очаровательным браслетом, после того, как ДНК-лигаза проходит и связывает основания вместе, новая, более длинная, двухцепочечная молекула ДНК прочно соединяется.