Qualsiasi tipo di lavoro svolto in una cellula vivente viene svolto dalle sue proteine. Una cosa che una cellula deve fare è duplicare il suo DNA. Nel tuo corpo, per esempio, il DNA è stato duplicato trilioni di volte. Le proteine fanno quel lavoro, e una di quelle proteine è un enzima chiamato DNA ligasi. Gli scienziati hanno riconosciuto che la ligasi potrebbe essere utile nella costruzione del DNA ricombinante in laboratorio, quindi hanno incorporato una fase di legatura nel processo di creazione del DNA ricombinante.
La struttura del DNA
Un singolo filamento di DNA consiste in una sequenza di basi nucleari che vanno con le abbreviazioni A, T, G e C. Normalmente il DNA si trova in un doppio filamento, dove una lunga sequenza di basi è abbinata a un altro lungo filamento di basi. I due filamenti sono complementari, in quanto dove un filamento ha un A l'altro ha un T, e dove uno ha un G, l'altro ha un C. Gli A e i T si uniscono attraverso un legame chimico debole chiamato legame idrogeno, e G e C fanno lo stesso. Complessivamente, i due filamenti complementari sono uniti l'un l'altro attraverso molti legami idrogeno. Ciascuno dei due singoli fili tiene le proprie basi nucleari insieme con un legame più forte nella forma di una lunga catena di gruppi di zucchero e fosfato collegati in modo covalente.
La funzione di Ligase
Puoi pensare di un filo di DNA come un braccialetto di fascino lungo con quattro diversi tipi di ciondoli. Gli amuleti pendono dalla catena forte che li connette. La replicazione del DNA costruisce un altro braccialetto di fascino abbinato al primo. Ovunque ci sia un charm A sul primo bracciale, un charm T si adatterà al secondo braccialetto, e lo stesso per C e G. I charm del secondo braccialetto possono essere abbinati al primo braccialetto senza essere su un braccialetto. Cioè, possono connettersi alla catena opposta attraverso una connessione debole senza avere una catena forte per collegarli ai loro vicini. La ligasi del DNA rileva i punti in cui la catena di zucchero e fosfato si rompe e ricostruisce il collegamento, collegando i gruppi di zucchero e fosfato in un legame forte.
DNA ricombinante
Il DNA ricombinante è il risultato del taglio un doppio filamento di DNA e collegandolo a un altro doppio filamento. Ogni doppio filo viene spesso tagliato in modo non uniforme, con un filo che termina alcune basi poco più dell'altro. Ci sono basi extra che pendono da un'estremità, come nel TTAA, per esempio. L'altro doppio filamento ha basi extra in una sequenza come AATT. I due gruppi di basi extra - chiamate "estremità appiccicose" - si afferrano l'un l'altro attraverso i loro deboli legami idrogeno.
Pensando di nuovo ai braccialetti di fascino, immagina di avere un doppio braccialetto con due catene collegate solo attraverso il loro fascino Hai tagliato la fine, ma hai tagliato una fine di quattro ciondoli a poca distanza dall'altra, quindi c'è una piccola coda che pende. Fai la stessa cosa con un altro braccialetto con doppio charm. Se i quattro incantesimi si completano a vicenda, i due incantesimi snippati si connetteranno, ma solo attraverso i loro incantesimi.
Ligasi nella ricombinazione
Nel primo passo della ricombinazione del DNA, le estremità appiccicose di due diverse molecole di DNA a doppio filamento sono collegate. Tuttavia, l'unica connessione tra le due sezioni è attraverso i legami deboli. Come il braccialetto di fascino collegato solo attraverso gli amuleti coordinati, sarebbe facile separarli. La ligasi del DNA trova i luoghi in cui i gruppi zucchero e fosfato non sono collegati tra loro e li collega. Ancora una volta, come il braccialetto di fascino, dopo che la ligasi del DNA passa attraverso e lega le basi insieme, la nuova molecola di DNA a doppia elica è strettamente connessa.
