分子生物学におけるライゲーションとは何ですか？
分子生物学上、ライゲーションligationとは、2つのDNA断片がホスホジエステル結合を形成して結合することを指します。
リガーゼと呼ばれる酵素がライゲーション反応を触媒する。細胞内では、リガーゼはDNA複製中に生じた一本鎖や二本鎖の切断を修復します。
ライゲーションとは、「結合すること」と定義され、生物学においては、2つの生体分子を共有結合で結合させる酵素反応を指します。
細胞内におけるDNAライゲーション
細胞内では、DNAリガーゼは、DNA骨格の3’-ヒドロキシル基と5’-リン酸基の間のホスホジエステル結合の形成を触媒することにより、DNAの切断を識別して結合する酵素です。
ライゲーションは、DNA複製などの通常の細胞プロセスの一環として行われ、一本鎖および二本鎖のDNA切断を修復します。
実験室におけるライゲーション
DNAのライゲーションは、現代の分子生物学の多くのワークフローにおいて重要なステップです。二本鎖基質上の一本鎖切断部の隣接する残基間のニックを封鎖したり、二本鎖切断部を結合したりする作業は、DNAリガーゼによって酵素的に触媒される。隣接するDNA残基の3’水酸基と5’リン酸基の間のホスホジエステル結合の形成は、3つのステップで進行します。
- 1. まず、リガーゼは遊離のATPと反応して自己アデニル化します。
- 2. 次に、アデニル基が「ドナー」鎖の5’リン酸末端に転移する。
- 3. 最後に、アデニル化された「ドナー」鎖端と隣接する3’水酸基アクセプターが反応してAMPが放出され、ホスホジエステル結合が形成されます。
生体内では、DNAリガーゼは、DNAの複製や修復に重要な役割を果たす必須の酵素です。研究室では、クローニングおよびノンクローニングの両方の用途でDNAライゲーションを行っています。
この記事の著者：仲田洋美医師
医籍登録番号 第371210号
日本内科学会 総合内科専門医 第7900号
日本臨床腫瘍学会 がん薬物療法専門医 第1000001号
臨床遺伝専門医制度委員会認定 臨床遺伝専門医 第755号
この記事の筆者：仲田洋美（医師）
