Περιεχόμενο
Η περισσότερη δουλειά που γίνεται σε ένα ζωντανό κύτταρο γίνεται από τις πρωτεΐνες του. Ένα πράγμα που πρέπει να κάνει ένα κύτταρο είναι να αντιγράψει το DNA του.
Στο σώμα σας, για παράδειγμα, το DNA έχει αντιγραφεί τρισεκατομμύρια φορές. Οι πρωτεΐνες κάνουν αυτή τη δουλειά και μία από αυτές τις πρωτεΐνες είναι ένα ένζυμο που ονομάζεται DNA λιγάση. Οι επιστήμονες αναγνώρισαν ότι η λιγάση θα μπορούσε να είναι χρήσιμη για την οικοδόμηση ανασυνδυασμένου DNA στο εργαστήριο, έτσι ώστε να ενσωματώνουν ένα στάδιο σύνδεσης στην διαδικασία δημιουργίας ανασυνδυασμένου DNA.
Η Δομή του DNA
Ένας μονός κλώνος DNA αποτελείται από μια σειρά αζωτούχων βάσεων που περνούν από τις συντομογραφίες Α, Τ, G και C. Κανονικά, το ϋΝΑ ευρίσκεται σε ένα διπλό κλώνο, όπου μία μακρά ακολουθία βάσεων αντιστοιχεί σε έναν άλλο εξίσου μακρύ κλώνο βάσεων.
Οι δύο κλώνοι είναι συμπληρωματικοί, στο ότι όπου ένας κλώνος έχει Α και ο άλλος έχει Τ και όπου κάποιος έχει ένα G, ο άλλος έχει C. Τα Α και Τ ταιριάζουν μεταξύ τους μέσω ενός αδύναμου χημικού δεσμού που ονομάζεται δεσμός υδρογόνου, και G και C κάνουν το ίδιο.
Συνολικά, οι δύο συμπληρωματικοί κλώνοι ενώνονται μεταξύ τους μέσω πολλών δεσμών υδρογόνου. Κάθε ένας από τους δύο ξεχωριστούς κλώνους διατηρεί τις δικές του πυρηνικές βάσεις μαζί με έναν ισχυρότερο δεσμό με τη μορφή μιας μακράς αλυσίδας ζάχαρης και φωσφορικών ομάδων ομοιοπολικά συνδεδεμένων.
Λειτουργία Ligase
Μπορείτε να σκεφτείτε ένα σκέλος DNA ως ένα μακρύ βραχιόλι γοητείας με τέσσερις διαφορετικούς τύπους γοητείας. Οι γοητείες απλά κρέμονται από την ισχυρή αλυσίδα που τους συνδέει μεταξύ τους.
Η αναπαραγωγή DNA δημιουργεί ένα άλλο βραχιόλι γοητείας που ταιριάζει με το πρώτο. Όπου και αν υπάρχει μια γοητεία Α στο πρώτο βραχιόλι, μια γοητεία Τ θα ταιριάζει στο δεύτερο βραχιόλι, και το ίδιο για τα C και G.
Οι γοητείες του δεύτερου βραχιολιού μπορούν να ταιριάξουν με το πρώτο βραχιόλι, χωρίς να βρεθούν στο ίδιο το βραχιόλι. Δηλαδή, μπορούν να συνδεθούν μέχρι την αντίθετη αλυσίδα μέσω μιας ασθενούς σύνδεσης χωρίς να έχουν μια ισχυρή αλυσίδα για να συνδεθούν με τους γείτονές τους.
Το ένζυμο λιγάσης ϋΝΑ ανιχνεύει χώρους όπου η αλυσίδα σακχάρου και φωσφορικού άλατος σπάει και ανοίγει τη σύνδεση, συνδέοντας τις ομάδες σακχάρου και φωσφορικών σε έναν ισχυρό δεσμό.
Ανασυνδυασμένο DNA
Το ανασυνδυασμένο DNA είναι το αποτέλεσμα της κοπής ενός διπλού κλώνου DNA και του συνδέσεώς του με έναν άλλο διπλό κλώνο. Κάθε διπλός κλώνος κόβεται συχνά άνισα, με ένα σκέλος να τελειώνει μερικές βάσεις μικρότερες από το άλλο.
Υπάρχουν επιπλέον βάσεις που κρέμονται από το ένα άκρο, όπως στο TTAA, για παράδειγμα. Ο άλλος διπλός κλώνος έχει επιπλέον βάσεις σε μια ακολουθία όπως η ΑΑΤΤ. Τα δύο σύνολα πρόσθετων βάσεων - που ονομάζονται "κολλώδη άκρα" - αρπάζουν το ένα στο άλλο μέσω των ασθενών δεσμών υδρογόνου τους.
Σκεφτείτε ξανά τα βραχιόλια γοητείας, φανταστείτε ότι έχετε ένα βραχιόλι διπλής γοητείας με δύο αλυσίδες που συνδέονται μόνο μέσω των γοητείας τους. Σπάτε το άκρο, αλλά σπάτε το ένα άκρο τέσσερις γοητείες από το άλλο, οπότε υπάρχει μια μικρή ουρά που κρέμεται.
Κάνετε το ίδιο πράγμα με ένα άλλο διπλό βραχιόλι γοητείας. Εάν οι τέσσερις γοητείες συμπληρώνονται ο ένας τον άλλον, οι δύο χτυπημένες γοητείες θα συνδεθούν, αλλά μόνο μέσα από τις γοητείες τους.
Ένζυμο λυγάσης που χρησιμοποιείται σε ανασυνδυασμό
Στο προηγούμενο στάδιο ανασυνδυασμού ϋΝΑ, έχουν προσαρμοσθεί τα κατάλληλα κολλώδη άκρα δύο διαφορετικών μορίων DNA δίκλωνου DNA. Ωστόσο, η μόνη σύνδεση μεταξύ των δύο τμημάτων είναι μέσω των ασθενών δεσμών. Όπως το βραχιόλι γοητείας που συνδέεται μόνο μέσω των αντίστοιχων γοητείας, θα ήταν εύκολο να τα απομακρύνετε.
Το ένζυμο λιγάσης DNA βρίσκει τους τόπους όπου οι ομάδες ζάχαρης και φωσφορικού άλατος δεν συνδέονται μεταξύ τους και τις συνδέει. Και πάλι, όπως και το βραχιόλι γοητείας, αφού έρθει η ϋΝΑ λιγάση και αλυσίδες τις βάσεις μαζί, το νέο, μεγαλύτερο, διπλόκλωνο μόριο ϋΝΑ συνδέεται έντονα μεταξύ τους.