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生細胞で行われるほとんどの作業は、そのタンパク質によって行われます。細胞がしなければならないことの1つは、そのDNAを複製することです。
たとえば、あなたの体では、DNAが何兆回も複製されています。タンパク質はその仕事をします、そして、それらのタンパク質の1つはと呼ばれる酵素です DNAリガーゼ。科学者は、リガーゼが研究室で組換えDNAを構築するのに役立つ可能性があることを認識したため、彼らは、組換えDNAを作成するプロセスにライゲーションのステップを組み込みました。
DNAの構造
DNAの1本鎖は、略語A、T、G、Cに沿った一連の窒素塩基で構成されています。通常、DNAは2本鎖にあり、1つの長い塩基配列が別の同じ長い鎖と一致します。拠点。
2つの鎖は相補的です。1つの鎖にAがあり、もう1つの鎖にTがあり、一方にGがあり、もう一方にCがあります。AとTは、水素結合と呼ばれる弱い化学結合で互いに一致します。 GとCは同じことをします。
全体として、2つの相補鎖は多くの水素結合を介して互いに結合されています。 2本の個々の鎖はそれぞれ、共有結合で連結された糖とリン酸基の長鎖の形で、より強い結合とともに独自の核塩基を保持します。
リガーゼ機能
DNAストランドは、4種類のチャームを備えた1つの長いチャームブレスレットと考えることができます。チャームは、それらをつなぐ強力なチェーンから垂れ下がっています。
DNA複製により、最初のものと一致する別のチャームブレスレットが作成されます。最初のブレスレットにAチャームがあるところはどこでも、Tチャームは2番目のブレスレットにフィットし、CとGにも同じです。
2番目のブレスレットのチャームは、ブレスレット自体の上にいなくても、最初のブレスレットと一致させることができます。つまり、弱いチェーンを介して反対側のチェーンに接続でき、隣接するチェーンに強力なチェーンを接続する必要はありません。
DNAリガーゼ酵素は、糖鎖とリン酸鎖が壊れている場所を検出し、リンクを再構築して、強い結合で糖基とリン酸基を接続します。
組換えDNA
組換えDNAは、DNAの2本鎖を切断し、それを別の2本鎖に接続した結果です。各二重鎖は不均一に切断されることが多く、一方の鎖はもう一方の鎖よりも数塩基短くなっています。
たとえば、TTAAのように、一方の端に余分なベースがぶら下がっています。もう一方の二重鎖には、AATTのようなシーケンスに余分な塩基があります。 「スティッキーエンド」と呼ばれる2組の余分な塩基は、弱い水素結合を介して互いに接触します。
チャームブレスレットをもう一度考えて、2つのチェーンがチャームのみで接続されたダブルチャームブレスレットが1つあることを想像してください。端から切り取るが、一方の端をもう一方の手前の4つのチャームから切り取るため、小さな尾がぶら下がっています。
別のダブルチャームブレスレットにも同じことを行います。 4つのチャームが互いに補完する場合、2つの切り取られたチャームは接続されますが、それらのチャームのみが接続されます。
組換えに使用されるリガーゼ酵素
DNA組換えの前のステップで、2つの異なる2本鎖DNA分子の一致した粘着末端が接続されました。ただし、2つのセクション間の唯一の接続は、弱い結合によるものです。一致するチャームのみを介して接続されたチャームブレスレットのように、それらを簡単に引き離すことができます。
DNAリガーゼ酵素は、糖基とリン酸基が互いに接続されていない場所を見つけ、それらをリンクします。繰り返しますが、チャームブレスレットのように、DNAリガーゼが通り抜けて塩基を連結すると、新しい、より長い二本鎖DNA分子が強く結合します。