DNA הינו התבנית על פיה מסונתזים החלבונים הקובעים את פעילות התא ולמעשה הגוף כולו. באופן עקרוני ה-DNA לא אמור לעבור שינויים, אלא להוות מעין תוכנית אב קבועה. במצבים מסויימים הDNA כן עובר עריכה, בין אם בגלל מנגנוני תיקון או על ידי עריכת הDNA על ידי וירוסים או במסגרת הנדסה גנטית. הסרטון שלפנינו מציג את תהליך הליגציה - חיתוך ה-DNA והחדרת מקטע DNA חדש לתוכו.
הסרטון הופק בידי Drew Berry והינו חלק מפרוייקט .
סרטון ראינו כיצד על ידי שתי פעולות פשוטות ניתן לעשות שינויים בDNA. הפעולה הראשונה היא החיתוך בעזרת אנזים רסטריקציה (כחול) והשניה היא הליגציה בעזרת האנזים ליגאז (ירוק).
אנזים הרסטריקציה (EcoRI במקרה זה), יודע לזהות מקטע DNA בן 4-8 נוקלאוטידים (תלוי באנזים) שלרוב מסודרים בצורה סימטרית הנקראת פולינדרום (לדוגמא ATGCCGTA או GTAATG) וזאת על מנת לאפשר זיהוי המקטע לא משנה מאיזה צד האנזים מגיע. ברגע שהאנזים מזהה את הרצף, הוא מבצע את החיתוך במרכזו. החיתוך מבקע את שרשרת הDNA, ויוצרת קצוות חופשיים. באנזימים מסויימים החיתוך אינו מתבצע בצורה ישרה, ונוצרים "קצוות דביקים" כלומר שיש נוקלאוטיד או יותר ללא בן זוג משלים בגדיל השני. מצב זה הוא מצב אידאלי לשלב הבא שלב הליגציה. אם נוסיף לDNA החתוך מקטע DNA חדש, אשר לו "קצוות דביקים" בדיוק כמו לDNA המקורי, כלומר מקטע שנחתך על ידי אותו האנזים, מקטע הDNA החדש יתחבר לישן בקצותיו. המקטע יכול להתחבר ישר או הפוך, והסיכוי לכך הוא לרוב 50:50. בשלב הזה נעשה שימוש באנזים ליגאז על מנת ליצור מחדש את הקשר שנחתך בשלב הקודם תוך השקעת אנרגית ATP וזאת על מנת להשיב את הפוספט החסר. כעת יש לנו שוב DNA שלם, רק שנוסף לו מקטע חדש.
שיטה זו מנוצלת על ידי וירוסים המעוניינים להחדיר את הגנום שלהם לגנום התא הפונדקאי ובכך לאפשר את ניצול משאבי התא לצרכי התרבות בצורה המירבית. כיום משתמשים בשיטה זו להחדרת גנים מהונדסים לגנום של יצורים שונים, מחיידקים ועד יונקים. השיטה הזו משמשת גם ליצירת פלטפורמות ביטוי של גנים בתרביות תאים ובחיידקים לצרכי מחקר ללא החדרתם לגנום (כפי שניתן לראות בסרטון על FRET).
מאת: ארז גרטי
המחלקה לכימיה ביולוגית
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.