T4 DNA连接酶可以催化粘端或平端双链DNA或RNA的5′-磷酸末端和3′-羟基末端之间以磷酸二酯键结合。该催化反应需要ATP作为辅助因子,T4 DNA连接酶(T4 Ligase)同样具有这一功能。
概述T4 DNA连接酶在体外DNA连接、连接检测PCR以及体内冈崎片段连接成完整基因组DNA方面发挥重要作用。基因工程中所使用的DNA连接酶通常由公司提供,其中最常用的是T4 DNA连接酶(T4 Lig)。
连接机理与结构目前,DNA连接反应的机理基于切口双链DNA底物的研究结果:普遍认为连接反应分为三个步骤:① T4连接酶在ATP供能下生成E-AMP复合物;② E-AMP复合物识别双链DNA切口位置,将AMP转移到5′-磷酸基团上,形成5′-P-AMP复合物;③ 3′-羟基亲核攻击5′-P-AMP形成磷酸二酯键,并释放出AMP。
连接酶分子大小T4连接酶由T4嗜菌体的第30基因合成,最初是从感染E. coli的T4嗜菌体中提取。后来发现,在DNA复制缺失型嗜菌体中,连接酶产量更高,成为主要来源;目前市场供应的连接酶大多通过基因工程技术生产。
Murry测定T4连接酶分子量为63,000~68,000 Da,Armstrong进一步确定其为55,230 Da,由487个氨基酸残基组成,基因长度1,464 bp(GenBank序列号为X00039)。根据分子量与分子大小的比例关系估算,T4连接酶的大小约为3.4 nm,能够跨越约一个DNA双螺旋长度(即10 bp)。连接酶占据连接端口下游(5′-P端部)7~10 bp,占据端口上游(3′-OH端部)3~5 bp。