Зміст
Більшість роботи, яка робиться в живій клітині, виконується її білками. Одне, що повинна зробити клітина - це дублювати свою ДНК.
Наприклад, у вашому організмі ДНК дублюється трильйони разів. Білки роблять цю роботу, і один з цих білків - 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 азотистих основ, які йдуть за абревіатурами A, T, G і C. Зазвичай ДНК зустрічається в подвійній ланцюжку, де одна довга послідовність підстав поєднується з іншою однаково довгою ланцюгом бази.
Дві нитки є взаємодоповнюючими, у тому випадку, коли одна ланцюг має A, друга має T, а коли одна має G, інша має C. А і Т співпадають один з одним через слабку хімічну зв'язок, яку називають водневою зв'язкою, і G і C роблять те ж саме.
Взагалі дві взаємодоповнювані нитки з'єднуються один з одним за допомогою багатьох водневих зв’язків. Кожна з двох окремих ниток утримує власну ядерну основу разом із міцнішим зв’язком у вигляді довгого ланцюга цукрових та фосфатних груп, ковалентно з'єднаних.
Функція лігази
Ви можете думати про ДНК-ланцюжок як про один довгий шарм-браслет з чотирма різними типами принади. Принади просто звисають до міцного ланцюга, який з'єднує їх між собою.
Реплікація ДНК створює ще один шарм-шарм, який відповідає першому. Де б не було шарму А на першому браслеті, на другому браслеті буде притамання Т-шарм, а для C та G.
Принади на другому браслеті можуть відповідати першому браслету, не будучи самим на браслеті. Тобто вони можуть підключатися до протилежного ланцюга через слабке з'єднання, не маючи міцного ланцюга, щоб з'єднати їх із сусідами.
Фермент ДНК-лігази виявляє місця, де порушується цукрово-фосфатний ланцюг, і відновлює зв'язок, з'єднуючи цукрову та фосфатну групи в міцному зв’язку.
Рекомбінантна ДНК
Рекомбінантна ДНК є результатом вирізання подвійної нитки ДНК і з'єднання її з іншою подвійною ланцюгом. Кожна подвійна пасмо часто ріжеться нерівномірно, одна з них закінчується на кілька основ коротше від іншої.
Є додаткові бази, що звисають з одного кінця, як, наприклад, у TTAA. Інша подвійна нитка має додаткові основи в такій послідовності, як AATT. Два набори додаткових підстав - звані «липкими кінцями» - схоплюються один на одного через їх слабкі водневі зв’язки.
Подумавши знову про браслети з чарівністю, уявіть, що у вас є один подвійний браслет-шарм з двома ланцюжками, з'єднаними лише завдяки їх чарам. Ви відриваєте кінець, але один кінець обриваєте чотири принади, ніж інший, тож маленький хвіст відвисає.
Ви робите те ж саме з іншим браслетом з подвійним шармом. Якщо чотири чарівності доповнюють один одного, два примхливі чари з’єднаються, але лише завдяки їх чарам.
Фермент лігази, що використовується в рекомбінації
На попередньому етапі рекомбінації ДНК з'єднані липкі кінці двох різних дволанцюжкових молекул ДНК з'єдналися. Однак єдиний зв’язок між двома секціями - через слабкі зв’язки. Як і браслет-шарм, з'єднаний лише за допомогою відповідних чарів, їх було б легко розірвати.
Фермент ДНК-лігази знаходить місця, де групи цукру та фосфати не з’єднані між собою, і це пов'язує їх. Знову, як і браслет-шарм, після того, як лігаза ДНК проникає і зв'язує основи разом, нова, довша, дволанцюгова молекула ДНК сильно з'єднана між собою.