Більшість робіт, що виконуються в живій клітині, виконують її білки. Одне, що клітина повинна зробити, це продублювати її ДНК.
Наприклад, у вашому тілі ДНК дублювались трильйони разів. Білки виконують цю роботу, і одним з таких білків є фермент, який називається ДНК-лігаза. Вчені визнали, що лігаза може бути корисною для побудови рекомбінантної ДНК в лабораторії, тому вони включили етап лігування в процес створення рекомбінантної ДНК.
Структура ДНК
Один ланцюг ДНК складається з послідовності азотисті основи які йдуть за абревіатурами A, T, G та C. Зазвичай ДНК міститься у подвійному ланцюгу, де одна довга послідовність основ поєднується з іншою, однаково довгою ланцюгом основ.
Ці дві нитки доповнюють один одного, коли одна нитка має A, інша має T, а де одна G, інша - C. А і Т збігаються між собою через слабкий хімічний зв’язок, який називається а водневий зв’язок, а G і C роблять те саме.
Разом ці два допоміжні нитки з’єднуються між собою за допомогою багатьох водневих зв’язків. Кожна з двох окремих ланцюгів утримує власні ядерні основи разом із міцнішим зв’язком у вигляді довгого ланцюга цукру та фосфатних груп, ковалентно пов’язаних.
Функція лігази
Ви можете уявити нитку ДНК як один довгий браслет-чарівник з чотирма різними типами оберегів. Принади просто звисають з міцного ланцюга, що з’єднує їх між собою.
Реплікація ДНК створює ще один чарівний браслет, який відповідає першому. Скрізь, де є шарм на першому браслеті, брелок T поміститься на другому браслеті, і те саме для C та G.
Чари на другому браслеті можуть збігатися з першим браслетом, не будучи на браслеті. Тобто вони можуть з’єднатися до протилежного ланцюга через слабкий зв’язок, не маючи міцного ланцюга, щоб зв’язати їх із сусідами.
ДНК-лігаза фермент виявляє місця, де цукровий і фосфатний ланцюг розірваний, і відновлює зв'язок, з'єднуючи цукрові та фосфатні групи в міцному зв'язку.
Рекомбінантна ДНК
Рекомбінантна ДНК є результатом обрізання подвійного ланцюга ДНК і з'єднання його з іншим подвійним ланцюгом. Кожна подвійна нитка часто нарізана нерівномірно, причому одна пасмо закінчується на кілька основ коротше іншої.
Є додаткові основи, що звисають з одного кінця, як, наприклад, у TTAA. Інша подвійна нитка має додаткові основи в такій послідовності, як AATT. Два набори додаткових баз - так звані "липкі кінчики"- хапаються один за одного через їх слабкі водневі зв'язки.
Знову замислюючись про браслети-чари, уявіть, що у вас є один подвійний браслет-шарм із двома ланцюжками, пов’язаними лише за допомогою своїх оберегів. Ви відрізаєте кінець, але ви відрізаєте один кінець на чотири принади, а не інший, так що там маленький хвіст звисає.
Ви робите те саме з іншим браслетом з подвійним шармом. Якщо чотири обереги доповнюють один одного, два обрізані обереги з’єднаються, але лише завдяки своїм оберегам.
Фермент лігази, що використовується в рекомбінації
На попередньому етапі Рекомбінація ДНК, збіглися липкі кінці двох різних дволанцюжкових молекул ДНК. Однак єдиний зв’язок між двома секціями - через слабкі зв’язки. Як і браслет-оберіг, підключений лише за допомогою відповідних брелоків, їх було б легко розібрати.
Фермент ДНК-лігази знаходить місця, де цукрова та фосфатна групи не зв’язані, і зв’язує їх. Знову ж таки, як і браслет-оберіг, після того, як ДНК-лігаза проходить і з’єднує основи, нова, довша, дволанцюжкова молекула ДНК міцно пов’язана між собою.
