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La plupart des travaux effectués dans une cellule vivante sont effectués par ses protéines. Une cellule doit faire une copie de son ADN.
Dans votre corps, par exemple, l'ADN a été dupliqué des milliards de fois. Les protéines font ce travail, et l'une de ces protéines est une enzyme appelée ADN ligase. Les scientifiques ont reconnu que la ligase pouvait être utile pour la construction d'ADN recombinant en laboratoire. Ils ont donc incorporé une étape de ligature dans le processus de création d'ADN recombinant.
La structure de l'ADN
Un simple brin d’ADN est constitué d’une séquence de bases azotées désignées par les abréviations A, T, G et C. Normalement, l’ADN se trouve dans un double brin, où une longue séquence de bases est associée à un autre long bases.
Les deux brins sont complémentaires, en ce sens qu’un brin a un A, l’autre un T, et que l’un a un G, l’autre un C. Les A et T se correspondent par une liaison chimique faible appelée liaison hydrogène, et G et C font la même chose.
Au total, les deux brins complémentaires sont liés par de nombreuses liaisons hydrogène. Chacun des deux brins individuels possède ses propres bases nucléaires, ainsi qu'une liaison plus forte sous la forme d'une longue chaîne de groupes sucre et phosphate reliés par covalence.
Fonction ligase
Vous pouvez imaginer un brin d’ADN comme un long bracelet à breloques avec quatre types de breloques différents. Les charmes sont simplement suspendus à la chaîne solide qui les relie.
La réplication de l'ADN construit un autre bracelet de charme assorti au premier. Partout où il y a un charme A sur le premier bracelet, un charme T ira sur le second bracelet, de même pour C et G.
Les breloques sur le deuxième bracelet peuvent correspondre au premier bracelet sans être sur un bracelet eux-mêmes. C'est-à-dire qu'ils peuvent se connecter jusqu'à la chaîne opposée via une connexion faible sans disposer d'une chaîne solide pour les connecter à leurs voisins.
L'enzyme ADN ligase détecte les endroits où la chaîne de sucre et de phosphate est brisée et reconstruit le lien, reliant les groupes sucre et phosphate en un lien fort.
ADN recombinant
L'ADN recombinant est le résultat de la coupure d'un double brin d'ADN et de sa connexion à un autre double brin. Chaque double brin est souvent coupé de manière inégale, un brin se terminant à quelques bases de l’autre.
Des bases supplémentaires sont suspendues à une extrémité, comme dans la TTAA, par exemple. L'autre double brin a des bases supplémentaires dans une séquence comme AATT. Les deux ensembles de bases supplémentaires - appelés "extrémités collantes" - se touchent par leurs faibles liaisons hydrogène.
En pensant encore aux bracelets de charme, imaginez que vous avez un bracelet à double charme avec deux chaînes reliées uniquement par leurs charmes. Vous coupez l'extrémité, mais vous coupez l'une des extrémités de quatre breloques, alors il y a une petite queue qui pend.
Vous faites la même chose avec un autre bracelet à double breloque. Si les quatre charmes se complètent, les deux charmes coupés se connecteront, mais uniquement par le biais de leurs charmes.
Enzyme ligase utilisée dans la recombinaison
Dans l'étape précédente de recombinaison de l'ADN, des extrémités cohésives appariées de deux molécules d'ADN double brin différentes se sont connectées. Cependant, le seul lien entre les deux sections passe par les liens faibles. Comme le bracelet à breloques relié uniquement par les breloques assorties, il serait facile de les séparer.
L'enzyme ADN ligase trouve les endroits où les groupes sucre et phosphate ne sont pas reliés et les relie. Encore une fois, comme le bracelet à breloques, après que l’ADN ligase soit passée et enchaîne les bases, la nouvelle molécule d’ADN double brin plus longue est fortement connectée.