DNA Ligasi

La DNA ligasi è un enzima cruciale in biologia molecolare e in tutti gli organismi viventi. Il suo ruolo principale è quello di catalizzare la formazione di un legame fosfodiesterico tra il gruppo 3'-OH di un nucleotide e il gruppo 5'-fosfato di un altro nucleotide adiacente, unendo frammenti di DNA. In altre parole, la DNA ligasi "incolla" insieme i filamenti di DNA.

Funzioni Principali:

• Riparazione del DNA: La DNA ligasi è essenziale per la riparazione del DNA. Interviene per sigillare le interruzioni a singolo filamento (nick) che si verificano durante la replicazione, la ricombinazione e la riparazione del DNA. Puoi trovare maggiori informazioni su questo processo qui: https://it.wikiwhat.page/kavramlar/riparazione%20del%20DNA
• Replicazione del DNA: Durante la replicazione, la DNA ligasi unisce i frammenti di Okazaki sul filamento lagging. Ulteriori dettagli sulla replicazione del DNA sono disponibili qui: https://it.wikiwhat.page/kavramlar/replicazione%20del%20DNA
• Ricombinazione Genetica: La DNA ligasi è coinvolta nella ricombinazione genetica, un processo che produce nuove combinazioni di materiale genetico. Puoi approfondire questo argomento qui: https://it.wikiwhat.page/kavramlar/ricombinazione%20genetica
• Clonaggio Molecolare: In laboratorio, la DNA ligasi è uno strumento fondamentale nel clonaggio molecolare. Viene utilizzata per inserire frammenti di DNA in plasmidi o altri vettori. Maggiori informazioni sul clonaggio molecolare sono disponibili qui: https://it.wikiwhat.page/kavramlar/clonaggio%20molecolare

Meccanismo di Azione:

Il meccanismo di azione della DNA ligasi prevede tre passaggi principali:

1. Attivazione dell'enzima: La DNA ligasi si lega all'ATP (nei batteri) o al NAD+ (negli eucarioti e nei batteriofagi) e forma un intermedio ligasi-adenilato.
2. Adenilazione del DNA: L'adenilato viene trasferito al gruppo 5'-fosfato all'estremità della rottura del DNA, formando un intermedio DNA-adenilato.
3. Sigillatura del nick: Il gruppo 3'-OH attacca il fosforo attivato, rilasciando l'adenilato e formando un legame fosfodiesterico, sigillando la rottura.

Tipi di DNA Ligasi:

Esistono diversi tipi di DNA ligasi, tra cui:

• DNA Ligasi I (Eucarioti): Importante nella replicazione, riparazione e ricombinazione del DNA.
• DNA Ligasi IV (Eucarioti): Coinvolta principalmente nella riparazione del DNA e nella ricombinazione V(D)J.
• DNA Ligasi di E. coli: Utilizza NAD+ come cofattore.
• DNA Ligasi T4: Derivata dal batteriofago T4; è ampiamente utilizzata in laboratorio perché può ligare sia estremità coesive ("sticky ends") che estremità smussate ("blunt ends"). Puoi approfondire le estremità del DNA qui: https://it.wikiwhat.page/kavramlar/estremità%20del%20DNA

Applicazioni:

Come menzionato, la DNA ligasi è ampiamente utilizzata in biologia molecolare e biotecnologie per:

• Costruire DNA ricombinante
• Clonare geni
• Preparare librerie di DNA
• Eseguire la mutagenesi sito-diretta
• Amplificare sequenze di DNA (congiuntamente a PCR)