DNA-Ligase

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DNA-Ligase

Bezeichner
Externe IDs CAS-Nummer: 9015-85-4 CAS-Nummer: 37259-52-2
Enzymklassifikation
EC, Kategorie 6.5.1.-  Ligase
Substrat (Desoxyribonukleotid)m + (Desoxyribonukleotid)n
Produkte (Desoxyribonukleotid)m+n

DNA-Ligasen sind Enzyme, die DNA-Stränge verknüpfen. Sie bilden dabei eine Esterbindung zwischen einem Phosphatrest und dem Zucker Desoxyribose aus. Sie gehören in der EC-Nummern-Nomenklatur zu den Ligasen und besitzen die Nummer EC 6.5.1.X.

Zwei Nukleotide des gleichen DNA-Stranges werden durch eine Esterbindung zwischen einem Phosphatrest und einem Zucker (Desoxyribose) verknüpft.

Zerschnittene Nukleinsäuren entstehen bei verschiedenen Vorgängen innerhalb von Zellen:

  • Bei der DNA-Replikation entstehen auf dem diskontinuierlichen Strang nicht zusammenhängende DNA-Stücke, die Okazaki-Fragmente. Die Verknüpfung dieser Stücke wird von Ligasen bewerkstelligt.
  • Bei verschiedenen DNA-Reparatur-Mechanismen reparieren Ligasen die Strangbrüche.
  • Beim Spleißen auftretende Strangbrüche werden durch Ligasen wieder geschlossen.

Verwendung

Die in der Molekularbiologie aus Organismen isolierten bzw. rekombinant hergestellten Ligasen sind ein unverzichtbares Werkzeug, z. B. für die Gentechnik: Um gezielt DNA-Fragmente neu miteinander zu verbinden, werden die mittels Restriktionsendonukleasen geschnittenen Fragmente zusammen mit der DNA-Ligase und dem entsprechenden Kofaktor inkubiert. Die Ligase verknüpft die DNA-Stränge, sodass sich beispielsweise wieder ein ringförmiges Plasmid ergibt, das anschließend in Bakterienzellen transformiert werden kann.

Die am häufigsten verwendeten DNA-Ligasen sind:

  • T4 DNA-Ligase: Sie kann sowohl glatte als auch überhängende Restriktionsenden verknüpfen. Als Kofaktor benötigt dieses Enzym ATP.
  • E. coli DNA-Ligase: Sie kann keine glatten Enden verknüpfen und braucht überhängende Enden. Als Kofaktor benötigt dieses Enzym NAD+.

Literatur

  • Lehman, I.R. (1974): DNA ligase: structure, mechanism, and function. In: Science. Bd. 186, Nr. 4166, S. 790-797. PMID 4377758

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