Qualquer tipo de trabalho feito em uma célula viva é feito por suas proteínas. Uma coisa que uma célula precisa fazer é duplicar seu DNA. Em seu corpo, por exemplo, o DNA foi duplicado trilhões de vezes. As proteínas fazem esse trabalho e uma dessas proteínas é uma enzima chamada DNA ligase. Os cientistas reconheceram que a ligase poderia ser útil na construção de DNA recombinante no laboratório, então eles incorporaram uma etapa de ligação no processo de criação de DNA recombinante.
A estrutura do DNA
Uma única fita de DNA consiste de uma seqüência de bases nucleares que se abrem pelas siglas A, T, G e C. Normalmente, o DNA é encontrado em uma cadeia dupla, onde uma longa seqüência de bases é combinada com outra cadeia igualmente longa de bases. Os dois filamentos são complementares, em que um filamento tem um A o outro tem um T, e onde um tem um G, o outro tem um C. O A e T se combinam através de uma ligação química fraca chamada de ligação de hidrogênio, e G e C fazem o mesmo. No total, as duas cadeias complementares estão unidas entre si através de muitas ligações de hidrogênio. Cada um dos dois filamentos individuais mantém suas próprias bases nucleares junto com uma ligação mais forte na forma de uma longa cadeia de grupos de açúcar e fosfato ligados covalentemente.
A Função da Ligase
Você pode pensar de uma fita de DNA como uma longa pulseira de charme com quatro tipos diferentes de encantos. Os encantos apenas pendem da corrente forte que os une. Replicação de DNA constrói outra pulseira de charme combinada com a primeira. Onde quer que haja um charme A na primeira pulseira, um T encanta na segunda pulseira, e o mesmo para C e G. Os feitiços da segunda pulseira podem combinar com a primeira pulseira sem estarem em uma pulseira. Ou seja, eles podem se conectar à cadeia oposta através de uma conexão fraca sem ter uma corrente forte para conectá-los aos seus vizinhos. DNA ligase detecta locais onde a cadeia de açúcar e fosfato é quebrada e reconstrói a ligação, conectando os grupos de açúcar e fosfato em uma ligação forte.
DNA recombinante
O DNA recombinante é o resultado do corte um filamento duplo de DNA e conectando-o a outro filamento duplo. Cada fio duplo é geralmente cortado de forma desigual, com um fio terminando em algumas bases antes do outro. Existem bases extras penduradas em uma extremidade, como na TTAA, por exemplo. A outra cadeia dupla tem bases extras em uma sequência como AATT. Os dois conjuntos de bases extras - chamados de "sticky ends" - agarram-se através de suas ligações de hidrogênio fracas.
Pensando em pulseiras de charme novamente, imagine que você tenha uma pulseira com duas cadeias conectadas seus encantos. Você corta o final, mas você corta uma extremidade com quatro feitiços a menos que a outra, então há uma pequena cauda pendurada. Você faz o mesmo com outra pulseira de charme duplo. Se os quatro feitiços se complementarem, os dois feitiços recortados se conectarão, mas apenas através de seus encantos.
Ligase em Recombinação
Na etapa anterior da recombinação de DNA, combinações de extremidades coesivas de dois diferentes moléculas de DNA de cadeia dupla se conectaram. No entanto, a única conexão entre as duas seções é através dos laços fracos. Como a pulseira de charme conectada apenas através dos encantos correspondentes, seria fácil separá-los. DNA ligase encontra os lugares onde os grupos de açúcar e fosfato não estão conectados juntos, e os liga. Novamente, como a pulseira de charme, depois que o DNA ligase passa e une as bases, a nova e mais longa molécula de DNA de fita dupla é fortemente conectada.
