DNA ligase
DNA ligase
Repræsentation af en DNA-ligase på en DNA-streng .
| EF-nr. | EF |
|---|---|
| CAS-nummer |
| IUBMB | IUBMB-post |
|---|---|
| IntEnz | IntEnz-visning |
| BRENDA | BRENDA indgang |
| KEGG | KEGG-indgang |
| MetaCyc | Metabolisk vej |
| PRIAM | Profil |
| FBF | Strukturer |
| GÅ | AmiGO / EGO |
I molekylærbiologi er DNA-ligaser ( EC 6.5.1.1) enzymer i klassen af ligaser, som katalyserer dannelsen af en phosphodiesterbinding mellem to DNA-segmenter. DNA-ligaser er involveret i flere vigtige cellulære processer med DNA-metabolisme: i DNA- replikation , til suturering af Okazaki-fragmenter og i DNA-reparation og homolog rekombination .
DNA-ligase gør det muligt at danne en binding mellem 5'-phosphatgruppen i et DNA-segment og 3'-OH-gruppen i det foregående segment på den samme streng. Generelt er disse to segmenter forbundet med den komplementære DNA-streng, der tjener som en skabelon til suturering af strengene. Nogle DNA-ligaser (DNA-ligase IV) er i stand til at sy DNA med dobbeltstrengede pauser.
Dannelsen af phosphodiesterbindingen kræver en cofaktor, generelt ATP (undertiden NAD + ), som hydrolyseres til AMP (eller NMN) under reaktionen.
DNA-ligaser er enzymer, der spiller en væsentlig rolle i molekylærbiologi og genteknologi , som et af de vigtigste redskaber til produktion af rekombinant DNA . DNA-ligase gør det især muligt at sy DNA-fragmenter produceret af restriktionsenzymer .
Mekanisme
DNA-ligaser katalyserer suturering af to DNA-tråde i tre på hinanden følgende trin af nukleotidoverførsel med to kovalente mellemprodukter. Første, ATP (eller NAD +) reagerer med en lysin fra det aktive sted af enzymet, med overførsel af adenylat-gruppe til NH- 2 gruppe af lysin:
(i) Appp + NH 2 -ligase → Ap-NH-ligase + PPi
Adenylatet overføres derefter af enzymet til 5'-phosphatgruppen i DNA-segmentet, der skal sutureres. Vi har et andet kovalent mellemprodukt, DNA-adenylat:
(ii) Ap-NH-ligase + 5' p-DNA → App-DNA + ligase-NH 2
3'-OH i det andet DNA-segment angriber derefter phosphoanhydridbindingen mellem AMP og 5'-phosphatgruppen:
(iii) DNA-OH 3 ' + AppDNA → DNA-p-DNA + AMP
Mobilfunktioner
DNA-ligaser er involveret i et stort antal biologiske mekanismer, ofte i sidste trin af processer, der involverer DNA-syntese. De DNA-polymeraser , der syntetiserer DNA kan forlænge en streng, men ikke er i stand til at forbinde segmenterne sammen af en phosphodiesterbinding, dette trin kræver virkning af en ligase. Mange cellulære processer involverer syntesen af en DNA-streng:
- Den replikation . På den forsinkede streng er syntese diskontinuerlig og involverer produktion af Okazaki-fragmenter, som skal sys til hinanden for at danne en kontinuerlig DNA-streng.
- Den basen excision reparation og reparation nukleotid excision . Disse to mekanismer involverer udskæring af regionen af beskadiget DNA, som derefter syntetiseres igen af en DNA-polymerase. DNA-ligasen sutter det nye DNA med den intakte del af det allerede eksisterende DNA.
- Den rekombination . Under rekombinationsprocessen opstår der en strengudveksling mellem to DNA-duplekser, hvilket resulterer i dannelsen af et Holliday-kryds . Spaltning af dette kryds med en resolvase kræver derefter suturering af strengene for at reformere to separate duplekser.
- Reparationen af dobbeltstrengede pauser ved krydsning af ikke-homologe ender ( ikke-homolog endeforbindelse ) involverer virkningen af en specifik DNA-ligase, der er i stand til at ligere dobbeltstrengede DNA-ender. Denne ligase er også involveret i processen med V (D) J-rekombination, som tillader dannelse af antistofrepertoiret.
Noter og referencer
- (i) S. Shuman , " DNA-ligaser: fremskridt og udsigter " , J. Biol. Chem. , Vol. 284,2009, s. 17365-17369 ( PMID 19329793 , DOI 10.1074 / jbc.R900017200 )