Indhold
Det meste arbejde, der udføres i en levende celle, udføres af dens proteiner. En ting, en celle skal gøre, er at kopiere sit DNA.
I din krop er for eksempel DNA blevet kopieret billioner gange. Proteiner gør det job, og et af disse proteiner er et enzym, der kaldes DNA-ligase. Forskere erkendte, at ligase kunne være nyttig til at opbygge rekombinant DNA i laboratoriet, så de inkorporerede et ligeringstrin i processen med at skabe rekombinant DNA.
Strukturen af DNA
En enkelt DNA-streng består af en sekvens af nitrogenholdige baser, der går efter forkortelserne A, T, G og C. Normalt findes DNA i en dobbeltstreng, hvor en lang række af baser matches med en anden lige lang streng af baser.
De to strenge er komplementære, idet hvor den ene streng har en A, den anden har en T, og hvor den ene har en G, den anden har en C. A og T matcher hinanden gennem en svag kemisk binding kaldet en brintbinding, og G og C gør det samme.
I alt er de to komplementære strenge forbundet med hinanden gennem mange brintbindinger. Hver af de to individuelle tråde holder deres egne nukleare baser sammen med en stærkere binding i form af en lang kæde af sukker og fosfatgrupper, der er kovalent forbundet.
Ligase-funktion
Du kan tænke på en DNA-streng som et langt charmearmbånd med fire forskellige typer charme. Charmeerne hænger bare af den stærke kæde, der forbinder dem sammen.
DNA-replikation bygger et andet charmerarmbånd matchet med det første. Uanset hvor der er en A-charme på det første armbånd, vil en T-charme passe på det andet armbånd, og det samme for C og G.
Charmeerne på det andet armbånd kan matche det første armbånd uden at være på et armbånd selv. Det vil sige, de kan oprette forbindelse til den modsatte kæde gennem en svag forbindelse uden at have en stærk kæde til at forbinde dem med deres naboer.
DNA-ligaseenzymet detekterer steder, hvor sukker- og fosfatkæden brydes, og genopbygger forbindelsen, idet sukker- og fosfatgrupperne forbindes i en stærk binding.
Rekombinant DNA
Rekombinant DNA er resultatet af at skære en dobbelt DNA-streng og forbinde den til en anden dobbelt streng. Hver dobbeltstreng skæres ofte ujævnt, idet den ene streng ender et par baser kort end den anden.
Der hænger ekstra baser i den ene ende, som f.eks. I TTAA. Den anden dobbeltstreng har ekstra baser i en sekvens som AATT. De to sæt ekstra baser - kaldet "klæbrige ender" - griber fat i hinanden gennem deres svage brintbindinger.
Når du tænker på charmearmbånd igen, kan du forestille dig, at du har et dobbelt charmearmbånd med to kæder, der kun er forbundet via deres charme. Du snip af enden, men du snip den ene ende fire charms kort fra den anden, så der er en lille hale hængende.
Du gør det samme med et andet dobbelt charme armbånd. Hvis de fire charme komplementerer hinanden, vil de to udskårne charme forbindes op, men kun gennem deres charme.
Ligaseenzym brugt i rekombination
I det forudgående trin med DNA-rekombination er matchede klæbrige ender af to forskellige dobbeltstrengede DNA-molekyler forbundet. Den eneste forbindelse mellem de to sektioner er imidlertid gennem de svage obligationer. Ligesom det charme armbånd, der kun er forbundet via de matchende charme, ville det være let at trække dem fra hinanden.
DNA-ligaseenzymet finder de steder, hvor sukker- og fosfatgrupperne ikke er forbundet, og det forbinder dem. I lighed med charmearmbåndet, når DNA-ligase kommer igennem og kæder baserne sammen, er det nye, længere, dobbeltstrengede DNA-molekyle stærkt forbundet.