DNA ligáza

Umělecká představa DNA ligázy, zde v průběhu opravy vlákna DNA

DNA ligáza je enzym ze skupiny ligáz, který se účastní replikace DNA (spojování Okazakiho fragmentů), crossing-overu a opravy DNA. Katalyzuje vznik fosfodiesterové vazby v místech, kde došlo k porušení celistvosti vlákna DNA.[1]

Klasifikace

Je známo více různých DNA ligáz, a to ve všech doménách života. Jako kofaktor využívají bakteriální DNA ligázy buď NAD nebo ATP, zato virové, archebakteriální a eukaryotické DNA ligázy využívají až na malé výjimky pouze ATP.[1] U živočichů známe tyto DNA ligázy:

  • DNA ligáza I - nejvýznamnější[2]
  • DNA ligáza II, DNA ligáza III, DNA ligáza IV - méně významné[2]

Špatná funkce DNA ligáz může vyústit v Bloomův syndrom nebo v akutní lymfoblastickou leukémii.[2]

Využití ve výzkumu

Celá řada DNA ligáz byla izolována a dnes jsou neodmyslitelnou součástí experimentů v oblasti genového inženýrství. Nejčastěji užívaným enzymem z této skupiny je T4 DNA ligáza, která byla získána z buněk E. coli, jež byly infikovány fágem T4. Má sice optimum při 37 °C, ale nejlepších výsledků se dosahuje při teplotách kolem 4–16 °C, kdy je omezen tepelný pohyb molekul DNA. Vědci ji zpravidla používají pro kovalentní propojení tzv. kohezních konců (konců s jednovláknovými přesahy, jež spolu vzájemně párují), nicméně do jisté míry se dá použít i pro ligaci konců tupých.[3]

Odkazy

Reference

  1. ↑ a b Alan E. Tomkinson ; John B. Leppard. ENCYCLOPEDIA OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, FOUR-VOLUME SET, 1-4. Příprava vydání Lennarz,W.J., Lane, M.D.. [s.l.]: [s.n.] Kapitola DNA Ligases: Mechanism and Function. 
  2. ↑ a b c RÉDEI, George P. Encyclopedia of Genetics, Genomics, Proteomics, and Informatics. 3rd Edition. vyd. [s.l.]: Springer, 2008. ISBN 978-1-4020-6753-2. 
  3. ↑ NICHOLL, Desmond S. T. An Introduction to Genetic Engineering. 3. vyd. [s.l.]: Cambridge University Press, 2008. 

Související články

  • RNA ligáza

Externí odkazy

Média použitá na této stránce

DNA Repair.jpg

DNA damage, due to environmental factors and normal metabolic processes inside the cell, occurs at a rate of 1,000 to 1,000,000 molecular lesions per cell per day. A special enzyme, DNA ligase (shown here in color), encircles the double helix to repair a broken strand of DNA. DNA ligase is responsible for repairing the millions of DNA breaks generated during the normal course of a cell's life. Without molecules that can mend such breaks, cells can malfunction, die, or become cancerous. DNA ligases catalyse the crucial step of joining breaks in duplex DNA during DNA repair, replication and recombination, and require either Adenosine triphosphate (ATP) or Nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+) as a cofactor.

Shown here is DNA ligase I repairing chromosomal damage. The three visable protein structures are:

  1. The DNA binding domain (DBD) which is bound to the DNA minor groove both upstream and downstream of the damaged area.
  2. The OB-fold domain (OBD) unwinds the DNA slightly over a span of six base pairs and is generally involved in nucleic acid binding.
  3. The Adenylation domain (AdD) contains enzymatically active residues that join the broken nucleotides together by catalyzing the formation of a phosphodiester bond between a phosphate and hydroxyl group.
It is likely that all mammalian DNA ligases (Ligases I, III, and IV) have a similar ring-shaped architecture and are able to recognize DNA in a similar manner. (See:Nature Article 2004, PDF)