Ферменты, соединяющие молекулы (общее значение)
Лигазы — это ферменты, которые ускоряют реакцию соединения двух молекул в одну. Для этой реакции обычно требуется энергия, запасенная в молекуле АТФ или другого нуклеозидтрифосфата. Они создают новые химические связи (например, углерод-углеродные, фосфорэфирные) между субстратами.
Близкие слова
- синтетазы (в широком смысле)
- ферменты соединения
В клетке работают различные лигазы, отвечающие за синтез сложных молекул из более простых блоков.
ДНК-лигазы (биохимическое значение)
Специфические ферменты, которые соединяют концы цепей ДНК, образуя фосфодиэфирную связь. Они критически важны для репликации ДНК (соединение фрагментов Оказаки), ремонта поврежденной ДНК и в биотехнологии при клонировании генов.
Близкие слова
- ферменты репарации ДНК (частично)
- молекулярный «клей»
ДНК-лигаза «заклеивает» разрывы в сахаро-фосфатном остове молекулы, восстанавливая целостность генетической информации.
Механизм действия и энергетика
Реакция лигирования термодинамически невыгодна без затрат энергии. Поэтому большинство лигаз используют энергию гидролиза АТФ (у эукариот и некоторых вирусов) или НАД+ (у многих бактерий). Молекула фермента сначала активируется, образуя промежуточный комплекс с аденилом или другим нуклеотидом, а затем переносит его на конец цепи ДНК, подготавливая её к атаке свободной гидроксильной группы второй молекулы.
Значение в генной инженерии
В лабораторной практике лигазы являются незаменимым инструментом. Когда исследователи хотят вставить ген в плазмиду, они сначала «разрезают» обе молекулы рестриктазами, а затем добавляют ДНК-лигазу, которая физически соединяет фрагменты. Без этого этапа невозможно создание рекомбинантных ДНК и клонирование организмов.