DNA-Ligase

Nomenklatur

• Ligasen E.C. 6.-.-.-
• Katalyse von Phosphodiesterbindungen E.C. 6.5.-.-.
• Katalyse von Phosphodiesterbindungen E.C. 6.5.1.-.
• DNA-Ligase E.C. 6.5.1.1 (ATP-abhängig), 6.5.1.2 (NAD+-abhängig).

Allgemeine Reaktion

Die Entdeckung zirkulärer DNA wies suf die Existenz eines Enzyms hin, das die Enden von DNA-Ketten verknüpfen kann. 1967 entdeckten Wissenschaftler in verschiedenen Labors etwa zur gleichen Zeit die DNA-Ligase (Little et al. 1967, Zimmermann et al., 1967). Das Enzym katalysiert die Bildung einer Phosphodiesterbindung zwischen der 3'-OH-Gruppe am Ende einer DNA-Kette und der 5'-Phosphatgruppe am Ende einer anderen Kette. Die dazu erforderliche Energie liefert NAD+ (in E.coli und anderen Bakterien) oder ATP (in tierischen Zellen und Phagen). Dieser Verknüpfungsprozess ist nicht nur zur Generierung zirkulärer DNA, sondern auch für die normale DNA-Synthese, die Reparatur beschädigter DNA und das Spleißen der DNA bei Rekombinationsvorgängen notwendig. Unbedingt erforderlich für diese Reaktionen ist, dass die DNA in einer Doppelhelix vorliegt; einzelsträngige DNA-Moleküle können von der DNA-Ligase nicht verbunden werden! Die E.coli DNA-Ligase braucht zumindest einige Basenpaare in der Nähe der zu verknüpfenden Stelle, die DNA-Ligase des Bakteriophagen T4 kann sogar zwei stumpf-endende (blunt end) DNA-Fragmente verbinden. Diese Eigenschaft macht man sich in der DNA-Rekombinationstechnologie zunutze, für die die T4-Ligase ein wichtiges Werkzeug darstellt.

Abb. Allgemeine Reaktion der DNA-Ligase

©  Dr. Sabine Bieg, Univ. Mainz