# ADN ligase

A ADN ligase ou DNA ligase é uma enzima que possui como função facilitar a união de cadeias de DNA, catalisando a formação de uma ligação fosfodiéster. É a enzima responsável por unir covalentemente os fragmentos de Okazaki após a retirada dos iniciadores pela DNA polimerase. Ela possui um papel importante na reparação de quebras de DNA fita simples, porém algumas formas, como por exemplo a DNA ligase IV, podem reparar especificamente quebras de DNA fita dupla. A reparação da quebra de fita simples é feita a partir de uma ligação covalente realizada entre os grupos 3'-OH e 5'-fosfato adjacentes.
A DNA ligase pode ser utilizada tanto no reparo do DNA como na replicação do mesmo. Ela também possui aplicação em laboratórios de biologia molecular, na realização de experimentos onde utiliza-se a técnica do DNA recombinante e durante a clonagem de genes com a finalidade de unir as moléculas de DNA.

## Mecanismo enzimático

Como dito anteriormente, a ação da DNA ligase consiste em formar ligações fosfodiéster covalentes entre as extremidades 3'-OH de um nucleotídeo com a extremidade 5'-fosfato de outro. Para isso é necessário o consumo de duas moléculas de ATP por ligação formada.
Esta reação ocorre em quatro etapas:
* Reorganização do local de atividade, como cortes em segmentos de DNA ou fragmentos de Okazaki, etc.
* Adenilação (adição de AMP) de um resíduo de lisina no centro ativo da enzima, com liberação de pirofosfato;
* Transferência do AMP para a extremidade 5'-fosfato do chamado doador e formação de uma ligação de pirofosfato;
* Formação de uma ligação fosfodiéster entre o fosfato 5' do doador e o hidroxila 3' do receptor.
Cabe ressaltar que a ligase também funciona com extremidades cegas, mas para isso é necessário que se utilize concentrações mais altas da enzima além de diferentes concentrações de reação.

## Tipos de DNA ligase
### DNA ligase de Escherichia coli

A DNA ligase de E. coli é codificada pelo gene lig. Assim como na maioria dos procariotos, a energia utilizada por ela é obtida através da clivagem de Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo (NAD) para que a ligação fosfodiéster seja estabelecida. Ela não participa da ligação de DNAs com extremidades cegas, salvo casos onde ocorre algomeração molecular com polietilenoglicol. Além disso ela não realiza a união de RNA ao DNA de forma eficiente.
DNA polimerase em concentrações correras pode aumentar a atividade desse tipo de DNA ligase porém isso só é possível quando a DNA Pol I encontra-se em concentrações muito mais baixas do que os fragmentos de DNA a serem ligados. Caso contrário, ela (DNA Pol I) possui efeito contrário sobre a DNA ligase de E. coli.

### DNA ligase do bacteriófago T4

A Enterobacteria fago T4 é um bacteriófago que infecta Escherichia coli, capaz de sofrer um ciclo de vida lítico. Ela é a DNA ligase mais utilizada em laboratórios de biologia molecular, visto que pode ligar extremidades coesivas ou abruptas, além de oligonucleotídeos bem como híbridos de RNA e RNA-DNA, mas não ácidos nucleicos de cadeia simples. Ao contrário da DNA ligase de E. coli, ela não utiliza NAD e precisa utilizar o ATP como cofator.

### DNA ligase de mamífero

Nos mamíferos, existem quatro tipos específicos de DNA ligase.
* DNA ligase I: responsável por ligar o DNA nascente do filamento atrasado após a retirada dos iniciadores pela DNA polimerase dos fragmentos de Okazaki;
* DNA ligase II: parece ser usada em reparos. É formada por splicing alternativo de um fragmento proteolítico da DNA ligase III e não possui seu próprio gene, portanto, é frequentemente considerada idêntica ao DNA ligase III;
* DNA-ligase III: responsável por auxiliar na selagem de DNA durante o processo de reparação por excisão de nucleotídeos e fragmentos recombinantes. De todas as ligases descritas em mamíferos essa é a única presente em mitocôndrias;
* DNA ligase IV: responsável por catalisar a etapa final na extremidade não homóloga que une a via de reparação de quebra de fita dupla do DNA.
Em eucariotos, a DNA ligase utiliza ATP ao invés de NAT para obter energia.

### DNA ligase termoestável

Esse tipo de DNA ligase é derivada de uma bactéria termofílica, sendo assim, essa enzima é estável e ativa em temperaturas muito mais altas do que as convencionais para as demais ligases. Possui meia vida de 48h a 65 °C e de 1h a 95 °C.