Innehåll
Det mesta arbetet som utförs i en levande cell görs av dess proteiner. En sak en cell måste göra är att duplicera sitt DNA.
I din kropp, till exempel, har DNA kopierats biljoner gånger. Proteiner gör det jobbet, och ett av dessa proteiner är ett enzym som heter DNA-ligas. Forskare insåg att ligas kan vara användbart för att bygga rekombinant DNA i labbet, så de införlivade ett ligeringssteg i processen att skapa rekombinant DNA.
Strukturen för DNA
En enda DNA-streng består av en sekvens av kvävebaser som går enligt förkortningarna A, T, G och C. Normalt finns DNA i en dubbelsträng, där en lång sekvens av baser matchas med en annan lika lång sträng av baser.
De två strängarna är komplementära, där den ena strängen har en A den andra har en T, och där den ena har en G, den andra har en C. A och T matchar varandra genom en svag kemisk bindning som kallas en vätebindning, och G och C gör samma sak.
Sammantaget är de två komplementära strängarna förenade med varandra genom många vätebindningar. Var och en av de två enskilda strängarna har sina egna kärnbaser tillsammans med en starkare bindning i form av en lång kedja av socker och fosfatgrupper som är kovalent anslutna.
Ligasfunktion
Du kan tänka på en DNA-sträng som ett långt charmarmband med fyra olika typer av charm. Charmen hänger bara av den starka kedjan som förbinder dem.
DNA-replikering bygger ett annat charmarmband matchat med det första. Oavsett var det finns en A-charm på det första armbandet, kommer en T-charm att passa på det andra armbandet, och samma sak för C och G.
Charms på det andra armbandet kan matcha till det första armbandet utan att vara på själva armbandet. Det vill säga, de kan ansluta till motsatt kedja genom en svag anslutning utan att ha en stark kedja för att ansluta dem till sina grannar.
DNA-ligasenzymet upptäcker platser där socker- och fosfatkedjan bryts, och återuppbyggar länken och förbinder socker- och fosfatgrupperna i en stark bindning.
Rekombinant DNA
Rekombinant DNA är resultatet av skärning av en dubbel DNA-sträng och anslutning till en annan dubbelsträng. Varje dubbelsträng skärs ofta ojämnt, varvid den ena strängen slutar några baser kort från den andra.
Det finns extra baser som hänger i ena änden, som till exempel i TTAA. Den andra dubbla strängen har extra baser i en sekvens som AATT. De två uppsättningarna extra baser - kallade "klibbiga ändar" - tar tag i varandra genom sina svaga vätebindningar.
Tänk på charmarmband igen, föreställ dig att du har ett dubbelt charmarmband med två kedjor som endast är anslutna via deras charm. Du snipar bort änden, men du snipar den ena änden fyra charms kort än den andra, så det finns en liten svans som hänger av.
Du gör samma sak mot ett annat dubbel charmarmband. Om de fyra charmen kompletterar varandra kommer de två uttagna charmen att ansluta, men bara genom deras charm.
Ligaseenzym används vid rekombination
I det föregående steget av DNA-rekombination har matchade klibbiga ändar av två olika dubbelsträngade DNA-molekyler anslutits. Men den enda förbindelsen mellan de två sektionerna är genom de svaga bindningarna. Liksom charmarmbandet som endast är anslutet genom matchande charm, skulle det vara lätt att dra dem isär.
DNA-ligas-enzymet hittar platserna där socker- och fosfatgrupperna inte är förbundna med varandra och det kopplar dem samman. Återigen, liksom charmarmbandet, efter att DNA-ligas kommer igenom och kedjar baserna ihop, är den nya, längre, dubbelsträngade DNA-molekylen starkt kopplade ihop.