DNA-Ligase

DNA-Ligase
Zwei DNA-Ligasen: ATP-abhängige DNA-Ligase des T7-Virus (oben); bakterielle NAD-abhängige DNA-Ligase (unten)
Synonyme	Polydesoxyribonucleotidsynthase
EC-Nummer	6.5.1.1 (ATP-abhängige DNA-Ligase) 6.5.1.2 (NAD-abhängige DNA-Ligase)
CAS-Nummer	9015-85-4 (ATP-abhängige DNA-Ligase) 37259-52-2 (NAD-abhängige DNA-Ligase)
Kategorie	Ligase
Substrate	(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 ebenfalls von Ligasen bewerkstelligt.
Bei verschiedenen DNA-Reparatur-Mechanismen reparieren Ligasen die Strangbrüche.

Verwendung

Die in der Molekularbiologie aus Organismen isolierte bzw. rekombinant hergestellte Ligasen sind ein unverzichtbares Werkzeug, z. B. für Klonierungen: 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 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 verknüpft beide Stränge, jedoch keine glatten Enden. Als Kofaktor benötigt dieses Enzym NAD⁺.