Obsah
Väčšina práce, ktorá sa vykonáva v živej bunke, sa vykonáva pomocou jej proteínov. Jedna vec, ktorú musí bunka urobiť, je duplikovať jej DNA.
Napríklad vo vašom tele bola DNA duplikovaná triliónmi krát. Proteíny to robia a jeden z týchto proteínov sa nazýva enzým DNA ligáza, Vedci zistili, že ligáza by mohla byť užitočná pri budovaní rekombinantnej DNA v laboratóriu, a preto do procesu tvorby rekombinantnej DNA začlenili ligačný krok.
Štruktúra DNA
Jedno vlákno DNA pozostáva zo sekvencie dusíkatých báz, ktoré prechádzajú skratkami A, T, G a C. Normálne sa DNA nachádza v dvojreťazcovom reťazci, kde jedna dlhá sekvencia báz je porovnaná s iným rovnako dlhým reťazcom bázy.
Tieto dva reťazce sú komplementárne v tom, že tam, kde jeden reťazec má A, druhý má T, a kde jeden má G, druhý má C. C. A a T sa navzájom zhodujú prostredníctvom slabej chemickej väzby nazývanej vodíková väzba, a G a C to isté.
Celkovo sú tieto dva komplementárne reťazce navzájom spojené pomocou mnohých vodíkových väzieb. Každý z týchto dvoch vlákien má svoje vlastné jadrové bázy spolu so silnejšou väzbou vo forme dlhého reťazca cukrov a fosfátových skupín kovalentne spojených.
Ligázová funkcia
Pramene DNA si môžete predstaviť ako jeden dlhý náramok s kúzlami so štyrmi rôznymi typmi kúziel. Kúzla jednoducho zavesia silný reťaz, ktorý ich spája.
Replikácia DNA vytvára ďalší náramok s príveskom, ktorý zodpovedá prvému. Kdekoľvek existuje kúzlo A na prvom náramku, kúzlo T sa zmestí na druhý náramok a to isté pre C a G.
Kúzla druhého náramku sa môžu zhodovať s prvým náramkom bez toho, aby boli na samotnom náramku. To znamená, že sa môžu pripojiť k opačnému reťazcu pomocou slabého spojenia bez toho, aby mali silný reťazec, ktorý by ich spojil s ich susedmi.
Enzým DNA ligáza detekuje miesta, kde je reťazec cukru a fosfátu prerušený, a znovu vytvorí spojenie, čím spojí skupiny cukru a fosfátu v silnej väzbe.
Rekombinantná DNA
Rekombinantná DNA je výsledkom rozštiepenia dvojreťazcovej DNA a jej spojením s iným dvojreťazcovým reťazcom. Každý dvojvláknový reťazec je často narezaný nerovnomerne, pričom jeden povrazec končí o pár báz kratší ako druhý.
Na jednom konci sú zavesené ďalšie podstavce, napríklad v prípade TTAA. Druhý dvojreťazec má extra bázy v sekvencii ako AATT. Tieto dve sady extra báz - nazývané „lepkavé konce“ - sa navzájom chytia slabými vodíkovými väzbami.
Keď znova premýšľam o kúzelných náramkoch, predstavte si, že máte jeden dvojitý náramok s dvoma príveskami, ktoré sú spojené iba dvoma príveskami. Vystrihnete z konca, ale vytrhnete jeden koniec, štyri kúzla sú kratšie ako druhé, takže je tam malý chvost visiaci.
To isté urobíte aj s iným náramkom s dvojitým kúzlom. Ak sa tieto štyri kúzla navzájom dopĺňajú, tieto dve zaklínadlá sa spoja, ale iba prostredníctvom svojich kúziel.
Ligázový enzým používaný pri rekombinácii
V predchádzajúcom kroku DNA rekombinácie sa spojili prilepené konce dvoch rôznych dvojvláknových molekúl DNA. Jediným spojením medzi týmito dvoma úsekmi je však slabá väzba. Rovnako ako náramok kúzla pripojený iba pomocou zodpovedajúcich kúziel, bolo by ľahké ich roztrhnúť.
Enzým DNA ligáza nájde miesta, kde nie sú cukrové a fosfátové skupiny navzájom spojené, a spája ich. Rovnako ako kúzelný náramok, aj keď DNA ligáza prechádza a reťazí bázy dokopy, nová dlhá dvojvláknová molekula DNA je pevne spojená.