Večino dela v živi celici opravijo njeni proteini. Ena stvar, ki jo mora celica narediti, je, da jo podvoji DNK.
Na primer, v vašem telesu so DNK podvojili že bilijone krat. Beljakovine to opravljajo, eden izmed teh proteinov pa je encim, imenovan DNA ligaza. Znanstveniki so prepoznali, da bi lahko bila ligaza koristna pri gradnji rekombinantne DNA v laboratoriju, zato so v postopek ustvarjanja rekombinantne DNA vključili korak ligacije.
Struktura DNK
Posamezna veriga DNA je sestavljena iz zaporedja dušikove baze ki se imenujejo kratice A, T, G in C. Običajno DNK najdemo v dvojni verigi, kjer se ena dolga sekvenca baz poveže z drugo enako dolgo verigo baz.
Obe verigi se dopolnjujeta, pri čemer ima ena veriga A drugo, T pa T, druga pa G, druga pa C. A in T se med seboj ujemata prek šibke kemične vezi, imenovane a vodikova vez, in G in C počneta enako.
Skupaj oba komplementarne pramene so med seboj povezane s številnimi vodikovimi vezmi. Vsak od obeh posameznih verig ima svoje jedrske baze skupaj z močnejšo vezjo v obliki dolge verige kovalentno povezanih skupin sladkorja in fosfatov.
Funkcija ligaze
Za DNA verigo si lahko predstavljate eno dolgo zapestnico s šarmom s štirimi različnimi vrstami čarovnic. Čare preprosto visijo nad močno verigo, ki jih povezuje.
Replikacija DNK ustvari še eno zapestnico, ki se ujema s prvo. Kjer je čarovnica na prvi zapestnici, se bo na drugi zapestnici prilegala T-čarovnica, enako za C in G.
Obeski na drugi zapestnici se lahko ujemajo s prvo zapestnico, ne da bi bili sami na zapestnici. To pomeni, da se lahko do nasprotne verige povežejo prek šibke povezave, ne da bi imeli močno verigo, ki bi jih povezala s svojimi sosedi.
DNA ligaza encima zazna kraje, kjer je pretrgana sladkorna in fosfatna veriga, in ponovno vzpostavi povezavo ter poveže sladkorno in fosfatno skupino v močno vez.
Rekombinantna DNA
Rekombinantna DNA je rezultat rezanja dvojne verige DNA in njene povezave z drugo dvojno verigo. Vsak dvojni pramen je pogosto odrezan neenakomerno, pri čemer se en pramen konča nekaj podstavkov pred drugim.
Na enem koncu visijo dodatne podlage, kot je na primer TTAA. Drugi dvojni pramen ima dodatne baze v zaporedju, kot je AATT. Dva sklopa dodatnih baz - imenovana "lepljivi konci"- se primejo za šibke vodikove vezi.
Če spet pomislite na zapestnice, si predstavljajte, da imate eno dvojno zapestnico z dvema verižicama, ki sta povezani samo z njihovimi čarovnicami. Odrežeš konec, vendar en konec odsekaš za štiri čare manj kot drugi, tako da je majhen rep visel.
Enako naredite z drugo dvojno zapestnico. Če se štirje čarovniki medsebojno dopolnjujejo, se dva odrezana čara povežeta, vendar le s svojimi čarovniki.
Ligazni encim, uporabljen v rekombinaciji
V prejšnjem koraku Rekombinacija DNA, so se povezali lepljivi konci dveh različnih dvoverižnih molekul DNA. Vendar je edina povezava med obema odsekoma prek šibkih vezi. Tako kot zapestnico zapestnice, ki je povezana samo s pripadajočimi čarovnicami, bi jih bilo enostavno razstaviti.
Encim DNA ligaza najde mesta, kjer skupini sladkorja in fosfatov nista povezani, in ju poveže. Ponovno, tako kot zapestnica, je nova, daljša, dvoverižna molekula DNA močno povezana, potem ko pride ligaza DNA in verige baz.