งานส่วนใหญ่ที่ทำในเซลล์ที่มีชีวิตนั้นทำโดยโปรตีนของมัน สิ่งหนึ่งที่เซลล์ต้องทำคือทำซ้ำ ดีเอ็นเอ.
ในร่างกายของคุณ ตัวอย่างเช่น ดีเอ็นเอมีการทำซ้ำหลายล้านครั้ง โปรตีนทำหน้าที่นั้น และหนึ่งในโปรตีนเหล่านั้นคือเอ็นไซม์ที่เรียกว่า ดีเอ็นเอ ไลกาส. นักวิทยาศาสตร์ยอมรับว่า ligase อาจมีประโยชน์ในการสร้าง recombinant DNA ในห้องปฏิบัติการ ดังนั้นพวกเขาจึงรวมขั้นตอน ligation เข้ากับกระบวนการสร้าง recombinant DNA
โครงสร้างของดีเอ็นเอ
DNA สายเดี่ยวประกอบด้วยลำดับของ ฐานไนโตรเจน ที่ใช้ตัวย่อ A, T, G และ C โดยปกติ DNA จะพบในเกลียวคู่ โดยที่เบสที่ยาวหนึ่งลำดับจะจับคู่กับเบสอีกเส้นที่ยาวเท่ากัน
ทั้งสองเกลียวเป็นองค์ประกอบเสริม โดยที่เกลียวหนึ่งมี A อีกเกลียวหนึ่งมี T และโดยที่สายหนึ่งมี G อีกเกลียวหนึ่งมี C A และ T จับคู่กันผ่านพันธะเคมีอ่อนที่เรียกว่า a พันธะไฮโดรเจนและ G และ C ทำเช่นเดียวกัน
ทั้งสองอย่างรวมกัน เส้นเสริม เชื่อมติดกันด้วยพันธะไฮโดรเจนจำนวนมาก แต่ละเส้นแต่ละเส้นมีฐานนิวเคลียร์ของตัวเองพร้อมกับพันธะที่แข็งแกร่งขึ้นในรูปแบบของสายโซ่ยาวของน้ำตาลและกลุ่มฟอสเฟตที่เชื่อมต่อกันอย่างโควาเลนต์
ฟังก์ชัน Ligase
คุณสามารถนึกถึงสาย DNA เป็นสร้อยข้อมือเครื่องรางแบบยาวหนึ่งเส้นพร้อมเครื่องรางสี่แบบที่แตกต่างกัน เสน่ห์เพียงแค่ห้อยสายโซ่ที่แข็งแกร่งที่เชื่อมต่อเข้าด้วยกัน
การจำลองดีเอ็นเอสร้างสร้อยข้อมือเสน่ห์อีกอันที่เข้ากับสร้อยข้อมือตัวแรก ทุกที่ที่มีจี้ A บนสร้อยข้อมือเส้นแรก สร้อยข้อมือ T จะพอดีกับสร้อยข้อมือที่สอง และเหมือนกันสำหรับ C และ G
เสน่ห์บนสร้อยข้อมือที่สองสามารถจับคู่กับสร้อยข้อมือแรกได้โดยไม่ต้องสวมสร้อยข้อมือ นั่นคือพวกเขาสามารถเชื่อมต่อกับห่วงโซ่ตรงข้ามผ่านการเชื่อมต่อที่อ่อนแอโดยไม่ต้องมีห่วงโซ่ที่แข็งแกร่งเพื่อเชื่อมต่อกับเพื่อนบ้าน
ดีเอ็นเอ ไลกาส เอนไซม์ ตรวจจับตำแหน่งที่สายโซ่น้ำตาลและฟอสเฟตแตก และสร้างการเชื่อมโยงขึ้นใหม่ โดยเชื่อมกลุ่มน้ำตาลและฟอสเฟตเข้าด้วยกันอย่างแน่นหนา
ดีเอ็นเอลูกผสม
Recombinant DNA เป็นผลมาจากการตัด DNA สองสายและเชื่อมต่อกับสายคู่อีกสายหนึ่ง เกลียวคู่แต่ละเส้นมักจะถูกตัดไม่เท่ากัน โดยที่เส้นหนึ่งจะปลายฐานสั้นจากอีกเส้นหนึ่ง
มีฐานพิเศษห้อยอยู่ที่ปลายข้างหนึ่งเช่นใน TTAA เป็นต้น เกลียวคู่อื่น ๆ มีเบสพิเศษในลำดับเช่น AATT ฐานเสริมสองชุด -- เรียกว่า "ปลายเหนียว" -- ยึดติดกันด้วยพันธะไฮโดรเจนที่อ่อนแอ
คิดถึงสร้อยข้อมือเครื่องรางอีกครั้ง ลองนึกภาพคุณมีสร้อยข้อมือเครื่องรางคู่หนึ่งอันที่มีโซ่สองเส้นเชื่อมต่อกันด้วยเครื่องรางเท่านั้น คุณตัดปลายออก แต่คุณตัดปลายด้านหนึ่งสี่ด้านสั้นจากอีกด้านหนึ่ง ดังนั้นจึงมีหางเล็ก ๆ ห้อยอยู่
คุณทำสิ่งเดียวกันกับสร้อยข้อมือเสน่ห์คู่อื่น หากเครื่องรางทั้งสี่เสริมกันและกัน เครื่องรางทั้งสองชิ้นจะเชื่อมต่อกัน แต่จะต้องผ่านเสน่ห์ของพวกมันเท่านั้น
เอนไซม์ Ligase ที่ใช้ในการรวมตัวกันใหม่
ในขั้นตอนก่อนหน้าของ การรวมตัวของดีเอ็นเอปลายที่เหนียวเหนอะหนะของโมเลกุล DNA ที่มีเกลียวสองเส้นต่างกันเชื่อมต่อกัน อย่างไรก็ตาม การเชื่อมต่อระหว่างสองส่วนเท่านั้นคือผ่านพันธะที่อ่อนแอ เช่นเดียวกับสร้อยข้อมือเครื่องรางที่เชื่อมต่อผ่านเครื่องรางที่เข้าชุดกันเท่านั้น มันจะง่ายต่อการดึงออกจากกัน
เอ็นไซม์ DNA ligase ค้นหาตำแหน่งที่กลุ่มน้ำตาลและฟอสเฟตไม่ได้เชื่อมต่อกันและเชื่อมโยงเข้าด้วยกัน เช่นเดียวกับสร้อยข้อมือชาร์ม หลังจากที่ DNA ligase ผ่านเข้ามาและเชื่อมโยงฐานเข้าด้วยกัน โมเลกุล DNA แบบสองสายที่ยาวกว่าและใหม่นั้นเชื่อมต่อกันอย่างแน่นหนา
