Innhold
Det meste arbeidet som gjøres i en levende celle, utføres av proteinene. En ting en celle må gjøre er å duplisere sitt DNA.
I kroppen din har for eksempel DNA blitt duplisert billioner ganger. Proteiner gjør den jobben, og et av disse proteinene er et enzym som heter DNA-ligase. Forskere anerkjente at ligase kan være nyttig i å bygge rekombinant DNA i laboratoriet, så de innlemmet et ligeringstrinn i prosessen med å lage rekombinant DNA.
Strukturen til DNA
En enkelt DNA-streng består av en sekvens av nitrogenholdige baser som går etter forkortelsene A, T, G og C. Normalt finnes DNA i en dobbelt streng, hvor en lang sekvens av baser blir matchet med en annen like lang streng av baser.
De to strengene er komplementære, ved at der den ene tråden har en A den andre har en T, og der den ene har en G, den andre har en C. A og T matcher hverandre gjennom en svak kjemisk binding som kalles en hydrogenbinding, og G og C gjør det samme.
Til sammen er de to komplementære strengene forbundet med hverandre gjennom mange hydrogenbindinger. Hver av de to individuelle strengene holder sine egne kjernefysiske baser sammen med en sterkere binding i form av en lang kjede med sukker og fosfatgrupper som er kovalent forbundet.
Ligase-funksjon
Du kan tenke på en DNA-streng som et langt sjarmarmbånd med fire forskjellige typer sjarm. Sjarmene henger bare av den sterke kjeden som kobler dem sammen.
DNA-replikasjon bygger et annet sjarmarmbånd tilpasset det første. Uansett hvor det er en A-sjarm på det første armbåndet, vil en T-sjarm passe på det andre armbåndet, og det samme for C og G.
Sjarmene på det andre armbåndet kan matche det første armbåndet uten å være på et armbånd selv. Det vil si at de kan koble seg opp til motsatt kjede gjennom en svak forbindelse uten å ha en sterk kjede for å koble dem til naboene.
DNA-ligase-enzymet oppdager steder der sukker- og fosfatkjeden brytes, og gjenoppbygger koblingen, og forbinder sukker- og fosfatgruppene i en sterk binding.
Rekombinant DNA
Rekombinant DNA er resultatet av å kutte en dobbel streng med DNA og koble den til en annen dobbel streng. Hver dobbeltråd kuttes ofte ujevnt, med den ene tråden ende noen få baser kort enn den andre.
Det henger ekstra baser i den ene enden, som for eksempel i TTAA. Den andre doble tråden har ekstra baser i en sekvens som AATT. De to settene med ekstra baser - kalt "klissete ender" - griper tak i hverandre gjennom sine svake hydrogenbindinger.
Når du tenker på sjarmarmbånd igjen, kan du tenke deg at du har ett dobbelt sjarmarmbånd med to kjeder kun koblet gjennom sjarmene deres. Du knipser av enden, men du knipser den ene enden fire sjarm under den andre, så det henger en liten hale av.
Du gjør det samme med et annet dobbelt sjarmarmbånd. Hvis de fire sjarmene utfyller hverandre, vil de to utpekte sjarmene koble seg sammen, men bare gjennom sjarmene deres.
Ligaseenzym brukt i rekombinasjon
I det forrige trinn med DNA-rekombinasjon har matchede klissete ender av to forskjellige dobbeltstrengede DNA-molekyler koblet seg sammen. Den eneste forbindelsen mellom de to seksjonene er imidlertid gjennom de svake obligasjonene. Som sjarmarmbåndet som bare er koblet sammen med de matchende sjarmene, ville det være enkelt å trekke dem fra hverandre.
DNA-ligase-enzymet finner stedene der sukker- og fosfatgruppene ikke er koblet sammen, og det knytter dem sammen. Igjen, som sjarmearmbåndet, etter at DNA-ligase kommer gjennom og kjeder basene sammen, er det nye, lengre, dobbeltstrengede DNA-molekylet sterkt forbundet.