Väčšinu práce v živej bunke vykonávajú jej bielkoviny. Jedna vec, ktorú musí bunka urobiť, je duplikovať ju DNA.
Napríklad vo vašom tele bola DNA triliónkrát duplikovaná. Proteíny to robia dobre a jedným z týchto proteínov je enzým nazývaný DNA ligáza. Vedci uznali, že ligáza môže byť užitočná na výrobu rekombinantnej DNA v laboratóriu, preto do procesu vytvárania rekombinantnej DNA začlenili ligačný krok.
Štruktúra DNA
Jeden reťazec DNA pozostáva zo sekvencie dusíkaté bázy ktoré idú skratkami A, T, G a C. Normálne sa DNA nachádza v dvojvlákne, kde je jedna dlhá sekvencia báz párovaná s ďalším rovnako dlhým vláknom báz.
Tieto dva reťazce sú komplementárne v tom, že kde jeden reťazec má A, druhý má T a kde jeden má G, druhý má C. A a T sa navzájom zhodujú prostredníctvom slabej chemickej väzby nazývanej a vodíková väzba, a G a C robia to isté.
Dokopy tí dvaja doplnkové pramene sú navzájom spojené mnohými vodíkovými väzbami. Každý z dvoch samostatných reťazcov drží svoje vlastné jadrové základy spolu so silnejšou väzbou vo forme dlhého reťazca kovalentne spojených skupín cukru a fosfátov.
Funkcia ligázy
Prameň DNA si môžete predstaviť ako jeden náramok s dlhým príveskom so štyrmi rôznymi typmi príveskov. Kúzla len visia zo silnej reťaze, ktorá ich spája.
Replikácia DNA vytvára ďalší náramok prispôsobený prvému. Kdekoľvek je na prvom náramku kúzlo A, na druhý náramok sa zmestí kúzlo T, to isté platí pre C a G.
Pôvab na druhom náramku sa môže zhodovať s prvým náramkom bez toho, aby bol sám na náramku. To znamená, že sa môžu pripojiť až k opačnému reťazcu prostredníctvom slabého spojenia bez toho, aby mali silný reťazec, ktorý by ich spojil so svojimi susedmi.
DNA ligáza enzým detekuje miesta, kde je prerušený reťazec cukru a fosfátov, a znovu vytvára spojenie, ktoré spája skupiny cukru a fosfátov v pevnej väzbe.
Rekombinantná DNA
Rekombinantná DNA je výsledkom rozrezania dvojitého reťazca DNA a jeho spojenia s iným dvojitým reťazcom. Každý dvojvláknový prameň je často strihaný nerovnomerne, pričom jeden prameň končí o niekoľko báz menej ako druhý.
Na jednom konci visia ďalšie základne, ako napríklad v TTAA. Druhé dvojvlákno má ďalšie bázy v sekvencii ako AATT. Dve sady ďalších základní - nazývané „lepivé konce„- chytiť sa do seba prostredníctvom svojich slabých vodíkových väzieb.
Pri ďalšom premýšľaní o náramkoch so šarmom si predstavte, že máte jeden náramok s dvojitým šarmom s dvoma retiazkami spojenými iba prostredníctvom ich pôvabov. Odstrihnete koniec, ale odstrihnete jeden koniec o štyri kúzla pred druhým, takže vám visí malý chvost.
To isté urobíte s ďalším náramkom s dvojitým šarmom. Ak sa štyri zaklínadlá navzájom dopĺňajú, spoja sa tieto dve zaklínadlá, ale iba prostredníctvom svojich zaklínadiel.
Ligázový enzým používaný v rekombinácii
V predchádzajúcom kroku DNA rekombináciasa spojili zlepené konce dvoch rôznych dvojvláknových molekúl DNA. Jediné spojenie medzi týmito dvoma úsekmi je však cez slabé väzby. Rovnako ako náramok so šarmom, ktorý je spojený iba pomocou zodpovedajúcich kúziel, je ľahké ich od seba oddeliť.
Enzým DNA ligáza vyhľadáva miesta, kde nie sú skupiny cukru a fosfátov navzájom spojené, a spája ich. Rovnako ako čarovný náramok, aj potom, čo DNA ligáza prebehne a reťaze báz spojí, je nová, dlhšia dvojvláknová molekula DNA pevne spojená.