ADN ligase
Définition
L'ADN ligase est une enzyme de type ligase qui forme des liaisons covalentes entre l'extrémité 5′ d'une chaîne polynucléotidique et l'extrémité 3′ d'une autre chaîne polynucléotidique. Il est également appelé enzyme de liaison polynucléotidique.
Une ADN ligase dépendante de l'ATP :
Cette ADN ligase répare un brin d'ADN d'un chromosome endommagé.
Explications
Une ADN ligase qualifie une enzyme qui forme une liaison covalente entre un atome de carbone d'un nucléotide et le phosphate d'un second nucléotide constituant un brin d'ADN. Cette enzyme catalyse la formation d'une liaison phosphodiester entre deux nucléotides consécutifs d'un brin d'ADN.
Processus
La réparation du clivage peut être effectuée par 3 enzymes : enzyme co-mononucléaire UV, initiateur du processus, ADN polymérase I, qui élimine et reconstruit le fragment d'ADN, et ADN ligase, qui permet l'union des fragments nouveaux et anciens.
Pour réaliser une réplication soigneuse de l'ADN (acide désoxyribonucléique), chaque chaîne de la double hélice fait un gabarit pour synthétiser la nouvelle chaîne qui aura une séquence complémentaire de la chaîne du gabarit. D'une part, puisque les deux chaînes de la double hélice ont des directions opposées (l'une est de 5′-3′ et l'autre de 3′-5′), ce processus, simple, est compliqué car il nécessite des mécanismes spécifiques pour synthétiser deux chaînes complémentaires également dans des directions opposées.
D'autre part, dans les chaînes à double hélice sont liées par leurs bases azotées et donc une chaîne doit être complétée à chaque chaîne existante. D'abord ils doivent être séparés, ensuite la chaîne complémentaire est créée et enfin chaque moule et son complémentaire doivent être enroulés à nouveau pour former la nouvelle chaîne d'ADN. A ce moment, les ADN ligases entrent en action pour rejoindre les extrémités de cette nouvelle chaîne.
Qu'est-ce que l'ADN ligase ?:
L'union des fragments d'Okasaki (ce sont les chaînes complémentaires issues des chaînes de moisissures) avec les chaînes complémentaires a besoin d'une enzyme qui le catalyse. Cette enzyme est l'ADN ligase.
Sa fonction est de catalyser une liaison phosphodiester entre le groupe 3′-hydroxyle extrême de l'un des brins d'ADN et le groupe 5′-diphosphate à l'extrémité de l'autre brin d'ADN. Pour effectuer cette réaction, la cellule a besoin d'énergie car c'est une réaction thermodynamiquement défavorable, c'est-à-dire que ce n'est pas une réaction spontanée.
D'une part, dans les cellules eucaryotes et dans les archées, la source d'énergie est l'ATP (adénosine triphosphate). La molécule d'ATP est séparée en AMP (adénosine monophosphate) et en pyrophosphate pour faciliter la direction.
D'autre part, les bactéries obtiennent l'énergie de NAD + (nicotinamide adénine dinucléotide) qui est divisée en AMP et NMN (nicotinamide mononucléotide) dans le même but que l'ATP des eucaryotes et des archées.
L'ADN ligase ne peut pas lier deux molécules d'ADN simple brin (ADN simple brin) ou former un ADN circulaire monocaténaire, mais sa fonction est de sceller les ruptures qui se sont produites dans les molécules d'ADN double brin (ADN avec deux chaînes enroulées en forme de double hélice) au moment de la séparation de la double hélice.
La bactérie E. coli est capable de former une liaison phosphodiester s'il existe au moins quelques bases azotées de l'ADN simple brin avec la fin d'un fragment d'ADN double brin et forment des paires de bases.
La ligase codée par le bactériophage T4 peut lier deux fragments double brin d'extrémités franches, cette capacité est exploitée dans la technologie de l'ADN recombinant (ADN recombinant).
La voie la plus simple de l'ADN est celle qui a sa fin émoussée. Ce type de molécules se termine par une paire de bases. Les molécules à extrémités émoussées ont deux inconvénients; La première est que les chaînes avec des extrémités émoussées ont moins de performance et la seconde est qu'il a plus de possibilités d'insérer le fragment d'ADN désiré dans la direction opposée à celle qui est souhaitée. D'un autre côté, deux extrémités émoussées seront toujours compatibles entre elles.
Types
Il existe deux branches principales des ADN ligases : les ADN ligases dépendantes de l'ATP et les ADN dépendantes de NAD+. Le cofacteur ATP est principal dans les carreaux des mammifères, tandis que les bactéries utilisent principalement le cofacteur semblable à NAD+ de l'enzyme, bien que ce soient les bactéries avec la capacité de former les enzymes qui ont besoin du cofacteur comme l'ATP pour travailler. Cependant les deux enzymes suivent le même mécanisme réactif.
ADN ligases dans les bactéries
L'ADN ligase de la bactérie Escherichia coli est codée par le gène LIG. Comme dans de nombreux organismes procaryotes, l'ADN ligase de cette bactérie utilise l'énergie créée avec le cofacteur NAD pour former les liaisons phosphodiester. Cette ligase ne peut pas lier les extrémités émoussées de l'ADN sauf dans certaines conditions moléculaires de présence significative de polyéthylène glycol. Il ne peut pas non plus lier efficacement l'ARN à l'ADN. Cette enzyme est utilisée dans les laboratoires pour cloner des molécules d'ADN du virus dsDNa.
Synonymes, antonymes
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L'expression ADN LIGASE est dans la page 3 des mots en A du lexique du dictionnaire.
En rapport avec "ADN ligase"
L'ADN recombinant (ADN recombiné) est une molécule d'ADN artificiel formée délibérément in vitro (par des méthodes de laboratoire de recombinaison génétique)...
Une liaison covalente est l'union de deux atomes non métalliques par le partage d'électrons dans une molécule.
En biochimie, les ligases sont les enzymes qui catalysent l'union de deux molécules à partir de la formation de liaisons covalentes accompagnées de l'hydrolyse...
Un polynucléotide est une combinaison de monomères nucléotidiques reliés les uns aux autres par des liaisons covalentes.