Ligase Introduction

en biochimie, la ligase, également appelée synthétase, est une enzyme catalysant l’assemblage de deux grosses molécules par la formation d’une nouvelle liaison chimique telle que C-O, C-S, C-N, ou la liaison entre deux composés, généralement accompagnée de l’hydrolyse d’un petit groupe chimique attaché à l’une des plus grandes molécules., Cette procédure assimile généralement l’énergie nécessaire du clivage d’une liaison phosphate riche en énergie, implique la conservation de l’énergie chimique et offre un lien entre les processus synthétiques nécessitant de l’énergie et les réactions de dégradation produisant de l’énergie. Dans la plupart des cas, la conversion simultanée de L’ATP en adénosine ADP fonctionne comme une source d’énergie., La réaction catalysée par la ligase a une formulation générale comme suit:

Nomenclature

les noms communs des ligases contiennent souvent le mot « ligase », comme L’ADN ligase, une enzyme fréquemment utilisée en biolaboratoire moléculaire pour relier des fragments D’ADN entre eux. Synthétase est un autre nom couramment adopté pour ligases car ils sont appliqués dans la synthèse de nouvelles molécules. Les synthétases sont parfois distinguées des synthases et parfois traitées comme synonyme de synthases., Du point de vue de la définition, les triphosphates nucléosidiques tels que L’ATP, le GTP, le CTP, le TTP et L’UTP sont utilisés par les synthétases pour produire de l’énergie, alors que les synthases n’utilisent pas de triphosphates nucléosidiques. Une synthase est également reconnue comme une lyase qui catalyse le clivage de diverses liaisons chimiques par des moyens excluant l’hydrolyse et l’oxydation sans demande d’énergie, tandis qu’une synthétase est une ligase joignant deux produits chimiques ou composés nécessitant de l’énergie., La Commission mixte de Nomenclature biochimique (Jcbn) a dicté que la synthase peut représenter n’importe quelle enzyme qui catalyse la synthèse, tandis que la synthétase doit être utilisée comme synonyme.

Classification

dans le système de classification par numéro CE, les ligases sont classées comme EC 6 et peuvent être classées en six sous-classes.

Applications de plusieurs Ligases communes

L’ADN ligase est un type spécifique d’enzyme qui favorise l’assemblage de brins D’ADN ensemble en catalysant la formation désoxyribose. L’ADN ligase est actif pendant le processus de réplication, de réparation et de recombinaison de l’ADN., Il est largement appliqué dans la réparation des ruptures à un brin dans L’ADN duplex d’organismes vivants en utilisant le brin complémentaire de la double hélice comme modèle, tandis que certaines formes peuvent spécifiquement réparer les dommages à deux brins. Dans les laboratoires de biologie moléculaire, L’ADN ligase purifiée est largement utilisée dans le clonage de gènes pour joindre des molécules D’ADN pour former de l’ADN recombinant. Une autre application innovante de L’ADN ligase peut être vue dans le domaine de la nano-chimie, en particulier dans L’origami de l’ADN., L’ADN ligase peut offrir une assistance enzymatique essentielle à la construction d’une structure de réseau D’ADN à partir de suspensions D’ADN, assemblant ainsi davantage d’objets à l’échelle nanométrique, tels que des nanomachines, des nanoélectroniques, des biomolécules et des composants photoniques.

comme autre exemple typique de ligase, L’ARN T4 ligase 1 est capable de catalyser la jonction covalente dépendante de L’ATP des termini 5′-phosphoryl simples brins de L’ARN aux termini 3′-hydroxyl simples brins de l’ARN., L’ARN ligase T4 2 se distingue par des résidus de signature critiques et un domaine C-terminal unique qui est essentiel pour sceller les extrémités de L’ARN 3′-OH et 5′-phosphoryl et catalyse également la jonction d’une extrémité 3′-hydroxyle de L’ARN à un ARN 5′ – phosphorylé. Contrairement à L’ARN ligase T4 1, il préfère les substrats à double brin et un substrat pré-adénylé est requis pour la ligature par une forme tronquée d’ARN ligase T4 2. T4 ARN ligase est capable de marquer L’ARN 3 ‘- fin avec cytidine 3’, 5 ‘ – bis phosphate, induire la circularisation des oligonucléotides synthétiques, et site-specificly générer des amorces composites pour la PCR., Des modifications spécifiques des ARNt pourraient également être réalisées à l’aide de L’ARN ligase T4, qui catalysait également la ligature de l’oligodésoxyribonucléotide en ARNC monocaténaire pour la RACE 5’.

L’ubiquitine ligase, également appelée E3 ubiquitine ligase, est une enzyme existant sous la forme d’un seul polypeptide ou d’un complexe multimérique. L’ubiquitine ligase E3 pourrait fonctionner avec L’enzyme activatrice de l’ubiquitine E1 et l’enzyme conjuguante de l’ubiquitine E2 qui a été chargée en ubiquitine, pour accélérer l’ubiquitination de divers substrats protéiques pour une dégradation ciblée par le protéasome., L’ubiquitine est finalement attachée à une lysine sur la protéine de substrat bien qu’une liaison isopeptidique et des ligases E3 puissent interagir à la fois avec la protéine cible et l’enzyme E2, conférant ainsi une spécificité de substrat à l’enzyme E2. L’Ubiquitination par E3 ubiqutine ligases joue également un rôle essentiel dans la régulation de nombreux processus biologiques, tels que le trafic cellulaire, la réparation de l’ADN et la signalisation. Il est d’une importance profonde en biologie cellulaire. Les ligases E3 occupent également une position dans le contrôle du cycle cellulaire et la dégradation des cyclines., Le génome humain code plus de 600 ligases E3 putatives, ce qui entraîne une énorme diversité dans les substrats, tandis que E3s pourrait déterminer la spécificité des substrats protéiques. Des recherches récentes ont révélé que de nombreux E3 ont été impliqués dans les maladies humaines et qu’ils constituent une classe de cibles attrayantes « droguables” pour l’intervention pharmaceutique.

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