Alle soorten werk die in een levende cel worden gedaan, worden gedaan door zijn eiwitten. Een ding moet een cel doen om zijn DNA te dupliceren. In je lichaam is DNA bijvoorbeeld biljoenen keren gedupliceerd. Eiwitten doen dat werk, en een van die eiwitten is een enzym dat DNA-ligase wordt genoemd. Wetenschappers zagen dat ligase nuttig zou kunnen zijn bij het bouwen van recombinant DNA in het laboratorium, dus namen ze een ligatiestap op in het proces van het maken van recombinant DNA.

De structuur van DNA

Een enkele DNA-streng bestaat uit een reeks van nucleaire basen die volgens de afkortingen A, T, G en C gaan. Normaal wordt DNA gevonden in een dubbele streng, waarbij een lange sequentie van basen wordt gematcht met een andere even lange streng van basen. De twee strengen zijn complementair, waarbij de ene streng een A heeft en de andere een T heeft, en waar de ene een G heeft, de andere een C. De A en T komen overeen met elkaar door een zwakke chemische binding die een waterstofbrug wordt genoemd, en G en C doen hetzelfde. Al met al zijn de twee complementaire strengen met elkaar verbonden via vele waterstofbruggen. Elk van de twee afzonderlijke strengen heeft zijn eigen kernbases samen met een sterkere binding in de vorm van een lange keten van suiker- en fosfaatgroepen die covalent verbonden zijn.

De functie van ligase

Je kunt denken van een DNA-streng als één lange bedelarmband met vier verschillende soorten charmes. De charmes hangen gewoon aan de sterke ketting die ze met elkaar verbindt. DNA-replicatie bouwt een andere bedelarmband op die overeenkomt met de eerste. Waar op de eerste armband een A-charme zit, past een T-charme op de tweede armband, en hetzelfde voor C en G. De charmes op de tweede armband kunnen overeenkomen met de eerste armband zonder zelf op een armband te passen. Dat wil zeggen, ze kunnen verbinding maken met de tegenovergestelde keten via een zwakke verbinding zonder een sterke ketting te hebben om ze met hun buren te verbinden. DNA-ligase detecteert plaatsen waar de suiker- en fosfaatketen is gebroken en heropbouwt de link, waarbij de suiker- en fosfaatgroepen in een sterke binding worden verbonden.

Recombinant DNA

Recombinant DNA is het resultaat van snijden een dubbele DNA-streng en verbindt deze met een andere dubbele streng. Elke dubbele streng wordt vaak ongelijk gesneden, waarbij één streng enkele basen eindigt, korter dan de andere. Er zijn extra basen die aan één uiteinde hangen, zoals in TTAA bijvoorbeeld. De andere dubbele streng heeft extra basen in een reeks zoals AATT. De twee sets extra basen - "plakkerige uiteinden" genoemd - grijpen elkaar vast door hun zwakke waterstofbrug.

Opnieuw aan bedelarmbanden denken, stel je voor dat je één dubbele bedelarmband hebt met twee kettingen die alleen zijn verbonden door hun charmes. Je knipt van het einde, maar je knipt aan het ene uiteinde vier charms kort bij het andere, dus er hangt een staartje. Je doet hetzelfde met een andere dubbele bedelarmband. Als de vier charms elkaar aanvullen, zullen de twee geknipte charms worden verbonden, maar alleen via hun charmes.

Ligase in recombinatie |

In de vorige stap van DNA-recombinatie kwamen overeenkomende klevende uiteinden van twee verschillende dubbelstrengige DNA-moleculen zijn aangesloten. De enige verbinding tussen de twee secties is echter via de zwakke bindingen. Net als de bedelarmband alleen verbonden door de bijpassende charms, zou het gemakkelijk zijn om ze uit elkaar te trekken. DNA-ligase vindt de plaatsen waar de suiker- en fosfaatgroepen niet met elkaar verbonden zijn en verbindt ze. Nogmaals, zoals de bedelarmband, nadat DNA-ligase doorkomt en de basen aan elkaar ketent, is het nieuwe, langere, dubbelstrengige DNA-molecuul sterk met elkaar verbonden.