Hauptunterschied – T4- vs. T7-DNA-Ligase
DNA-Ligase ist ein wichtiges Enzym, das in molekularbiologischen Techniken verwendet wird. Es fungiert als molekularer Klebstoff, um Nukleotide zu verbinden, indem es Phosphodiesterbindungen zwischen Nukleotiden bildet. Die Phosphodiesterbindungen werden zwischen dem 3'-Hydroxylende der Zuckereinheit und der 5'-Endphosphatgruppe gebildet. DNA-Ligase ist im Replikationsprozess von entscheidender Bedeutung, um die Okazaki-Fragmente des nacheilenden Strangs zu verbinden, und während DNA-Reparaturmechanismen und In-vitro-Klonierungsexperimenten, um das gewünschte interessierende Gen mit dem Vektorgenom zu verbinden. Es gibt zwei Haupt-DNA-Ligasen, die derzeit von Molekularbiologen verwendet werden: T4- und T7-DNA-Ligasen. Die T4-DNA-Ligase ist eines der ersten Enzyme, das aus dem T4-Bakteriophagen isoliert wurde. T7-DNA-Ligase, ein kleineres Protein, ist ein aus T7-Bakteriophagen isoliertes Enzym. Dies ist der Hauptunterschied zwischen T4- und T7-DNA-Ligasen.
Was bewirkt die DNA-Ligase?
Die DNA-Ligation erfolgt in einer dreistufigen Reaktion. Der erste Schritt ist ein nukleophiler Angriff auf den Alpha-Phosphor von ATP, der ein kovalentes Enzym-Adenylat-Zwischenprodukt erzeugt, in dem AMP mit dem endständigen Seitenketten-Stickstoff von Lysin verknüpft ist. Im zweiten Schritt erfolgt ein nukleophiler Angriff auf den Phosphor des Enzym-Adenylats durch das 5'-Phosphat-terminierte DNA-Substrat, wobei Lysin freigesetzt und DNA-Adenylat gebildet wird. Im letzten Schritt wird DNA-Adenylat von 3’-OH eines anderen DNA-Strangs angegriffen, wodurch AMP freigesetzt und die Polynukleotide verbunden werden.
Was ist T4-DNA-Ligase?
T4-Ligase war die erste Ligase, die von Meselson, Weigle und Kellenberger isoliert und identifiziert wurde, und war die erste kommerzielle Ligase, die jemals hergestellt wurde. T4-DNA-Ligase ist ein ATP-abhängiges Enzym, das die Phosphodiester-Bindungsbildung katalysiert. Es ist eine einzelne Polypeptidkette mit 487 Aminosäureresten und hat ein Molekulargewicht von etwa 77 kDa. Der optimale pH-Wert für seine Aktivität liegt im Bereich von 7,5 – 8.
Abbildung 01: T4-DNA-Ligase
T4-DNA-Ligase ist, wie der Name schon sagt, im Bakteriophagen T4 vorhanden und wurde isoliert, als der Phage das Enzym nach einer Infektion mit E. coli produzierte. Das Enzym ligiert doppelsträngige DNA-Duplexe mit stumpfen Enden und die zu bindenden Fragmente sollten in unmittelbarer Nähe zueinander liegen.
Was ist T7-DNA-Ligase?
T7-Ligase ist ein 41-kDa-Protein, das von T7-Bakteriophagen produziert und durch Infektion von E. coli-Zellen isoliert wird. Die Hauptfunktion der T7-Ligase besteht darin, DNA-Doppelstränge durch Phosphodiester-Verknüpfungen zu ligieren und während Klonierungsexperimenten benachbarte DNA-Fragmente zu verbinden. Der optimale pH-Wert für die T7-DNA-Ligase liegt im Bereich von 7,0 – 7,2. T7-Ligase ist ATP-abhängig. T7-DNA-Ligasen sind auch in der Lage, DNA- und RNA-Hybride zu hybridisieren, was zu abnormalen Konformationen während der Transkription führt; Dieses Phänomen wird jedoch noch durch In-vitro-Studien erforscht.
Was sind die Ähnlichkeiten zwischen T4- und T7-DNA-Ligase?
- T4- und T7-DNA-Ligase nehmen an einer Ligationsreaktion teil, indem sie DNA-Doppelstränge durch Bildung von Phosphodiesterbindungen zwischen dem 3'-OH-Ende und dem 5'-Phosphat-Ende des DNA-Fragments anlagern.
- Beide Enzyme ligieren DNA-Doppelstränge mit stumpfen Enden, die sich in unmittelbarer Nähe zueinander befinden.
- Beide Enzyme sind ATP-abhängig.
- Diese Enzyme werden durch Infektion von E. coli-Zellen mit dem jeweiligen Bakteriophagen isoliert.
- Anwendungen beider Enzyme umfassen:
- Molekulares Klonen – um das interessierende Gen an den Vektor zu ligieren
- DNA-Reparatur – um doppelsträngige Nischen zu reparieren
- In-vitro-DNA-Replikation
- Ligase-Kettenreaktion
Was ist der Unterschied zwischen T4- und T7-DNA-Ligase?
T4- vs. T7-DNA-Ligase |
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| T4-DNA-Ligase Art der DNA-Ligase, die aus dem Bakteriophagen T4 isoliert wurde und an der Ligation benachbarter DNA-Fragmente über die Bildung von Phosphodiester-Bindungen beteiligt ist. | T7 DNA Ligase Art der DNA-Ligase, die aus dem Bakteriophagen T7 isoliert wurde und an der Ligation benachbarter DNA-Fragmente über die Bildung von Phosphodiester-Bindungen beteiligt ist. |
| Größe des Proteins | |
| Die Größe der T4-DNA-Ligase beträgt 77 kDa – größer im Vergleich zur T7-DNA-Ligase. | Die Größe der T7-DNA-Ligase beträgt 41 kDa. |
| Optimaler pH-Wert | |
| Der pH-Bereich, in dem die T4-DNA-Ligase funktioniert, liegt zwischen 7,5 und 8,0. | pH-Bereich, in dem die T7-DNA-Ligase funktioniert, liegt zwischen 7,0 und 7,2. |
Zusammenfassung – T4 vs. T7 DNA Ligase
DNA-Ligasen sind eine wichtige Klasse von Enzymen, die an der molekularen Klonierung beteiligt sind, um rekombinante DNA-Moleküle herzustellen, die das interessierende Gen enth alten. Die Ligationsreaktion ist eine energieverbrauchende Reaktion, und es werden neue Forschungsstudien durchgeführt, um die Genauigkeit durch Modulation der verfügbaren Ligasen zu verbessern. T4- und T7-DNA-Ligasen sind zwei Arten wichtiger DNA-Ligase-Enzyme, die in molekularbiologischen Techniken verwendet werden. Die T7-DNA-Ligase ist auch ein Ergebnis der Forschung, die auf der primären Ligase basierte, die aus T4-infizierten E. coli isoliert wurde. T7 wird aufgrund seiner geringeren Größe als effizienter und genauer bei der Ausführung seiner Funktion dargestellt. Dies ist der Unterschied zwischen T4- und T7-Ligase.
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