Inhoud
Het meeste werk dat in een levende cel wordt gedaan, wordt gedaan door zijn eiwitten. Een ding dat een cel moet doen, is zijn DNA dupliceren.
In je lichaam bijvoorbeeld is DNA triljoenen keren gedupliceerd. Eiwitten doen dat werk, en een van die eiwitten is een enzym genaamd DNA-ligase. Wetenschappers erkenden 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 creëren van recombinant DNA.
De structuur van DNA
Een enkele DNA-streng bestaat uit een reeks stikstofbasen met de afkortingen A, T, G en C. Normaal wordt DNA aangetroffen in een dubbele streng, waarbij een lange reeks basen wordt gekoppeld aan een andere even lange streng van bases.
De twee strengen zijn complementair, in die zin dat de ene streng een A heeft en de andere een T, en waar de ene een G heeft, heeft de andere een C. De A en T passen bij elkaar via een zwakke chemische binding die een waterstofbinding wordt genoemd, en G en C doen hetzelfde.
In totaal zijn de twee complementaire strengen met elkaar verbonden door vele waterstofbindingen. Elk van de twee afzonderlijke strengen houdt hun eigen nucleaire bases samen met een sterkere binding in de vorm van een lange keten van covalent verbonden suiker- en fosfaatgroepen.
Ligase-functie
Je kunt een DNA-streng beschouwen als een lange bedelarmband met vier verschillende soorten bedels. De charmes hangen gewoon aan de sterke ketting die ze met elkaar verbindt.
DNA-replicatie bouwt nog een bedelarmband die overeenkomt met de eerste. Waar een A-bedel op de eerste armband zit, past een T-bedel op de tweede armband, en hetzelfde voor C en G.
De bedels op de tweede armband kunnen overeenkomen met de eerste armband zonder zelf aan een armband te zitten. Dat wil zeggen, ze kunnen verbinding maken met de tegenovergestelde ketting via een zwakke verbinding zonder een sterke ketting te hebben om ze met hun buren te verbinden.
Het DNA-ligase-enzym detecteert plaatsen waar de suiker- en fosfaatketen is gebroken en bouwt de link opnieuw op, waardoor de suiker- en fosfaatgroepen in een sterke binding worden verbonden.
Recombinant DNA
Recombinant DNA is het resultaat van het knippen van een dubbele streng DNA en het verbinden met een andere dubbele streng. Elke dubbele streng is vaak ongelijk geknipt, waarbij de ene streng een paar bases korter is dan de andere.
Aan een uiteinde hangen extra bases, zoals bijvoorbeeld in TTAA. De andere dubbele streng heeft extra basen in een reeks zoals AATT. De twee sets extra basen - "plakkerige uiteinden" genoemd - grijpen elkaar aan door hun zwakke waterstofbruggen.
Als je weer aan bedelarmbanden denkt, stel je dan voor dat je één dubbele bedelarmband hebt met twee kettingen die alleen via hun bedels zijn verbonden. Je knipt het uiteinde af, maar je knipt het ene uiteinde vier charmes kort voor het andere, dus er hangt een staartje aan.
Je doet hetzelfde met een andere dubbele bedelarmband. Als de vier charmes elkaar aanvullen, zullen de twee geknipte charms met elkaar verbinden, maar alleen via hun charmes.
Ligase-enzym gebruikt in recombinatie
In de vorige stap van DNA-recombinatie zijn bijpassende kleverige uiteinden van twee verschillende dubbelstrengige DNA-moleculen met elkaar verbonden. Het enige verband tussen de twee delen is echter door de zwakke banden. Net als de bedelarmband alleen verbonden door de bijpassende bedels, zou het gemakkelijk zijn om ze uit elkaar te trekken.
Het DNA-ligase-enzym vindt de plaatsen waar de suiker- en fosfaatgroepen niet met elkaar zijn verbonden en verbindt ze. Nogmaals, net als de bedelarmband, nadat DNA-ligase doorkomt en de basen aan elkaar ketent, is het nieuwe, langere, dubbelstrengige DNA-molecuul sterk met elkaar verbonden.