T4-DNA-Ligase

Die T4-DNA-Ligase wird in infizierten E. coli zu Beginn des lytischen Zyklus des T4-Phagen gebildet. Sie erzeugt je eine Phosphodiesterbindung zwischen zwei aneinandergrenzenden DNA-Sequenzen in DNA-Doppelsträngen und dient den Bakteriophagen zur DNA-Replikation, Rekombination und zur DNA-Reparatur. Cofaktoren sind zweiwertige Magnesiumionen. Die T4-DNA-Ligase fügt sowohl blunt ends als auch sticky ends doppelsträngiger DNA, RNA und DNA-RNA-Hybriden zusammen, einzelsträngige DNA oder RNA jedoch nur in geringem Umfang.^[2] Der Doppelstrang muss dafür mindestens 5 gepaarte Nukleinbasen aufweisen.^[3] Eine durch Proteindesign modifizierte T4-DNA-Ligase, die als Fusionsprotein mit NFκB p50 erzeugt wurde, besitzt eine 160-fach erhöhte Enzymaktivität.^[4]

Die T4-DNA-Ligase katalysiert die Reaktion:^[5]

ATP + (Desoxyribonukleotid)(n)-3'-hydroxyl + 5'-Phospho-(desoxyribonukleotid)(m) ${\displaystyle \rightleftharpoons }$ (Desoxyribonukleotid)(n+m) + AMP + Diphosphat

Die T4-DNA-Ligase wird im Zuge einer Klonierung oder einer künstlichen Gensynthese zur Ligation zweier DNA-Doppelstränge aneinander verwendet (mit 1 mM ATP und 10 mM Mg²⁺). Sticky ends werden dabei etwa zwölfmal schneller ligiert als blunt ends (10 min vs. 2 h). Eine thermostabile DNA-Ligase zur Verwendung in Polymerasekettenreaktions-basierten Methoden ist die Taq-DNA-Ligase aus Thermus aquaticus.

• E. S. Miller, E. Kutter, G. Mosig, F. Arisaka, T. Kunisawa, W. Rüger: Bacteriophage T4 genome. In: Microbiology and molecular biology reviews : MMBR. Band 67, Nummer 1, März 2003, S. 86–156, table of contents, PMID 12626685, PMC 150520 (freier Volltext).

• MeSH T4-DNA-Ligase