La ligasi, dal latino lĭgāre, che significa legare, è una classe di enzimi che catalizzano la formazione di legami C-C, C-S, C-O e C-N fra molecole differenti tramite di reazioni di condensazione. La caratteristica comune a tutti questi enzimi è la loro capacità di legare in modo covalente due molecole di substrato insieme
Generalmente una reazione catalizzata da questa classe di enzimi è rappresentata dalla generica reazione:
Ab + C → A–C + b
Nomenclatura delle ligasi
I nomi comuni di questi enzimi includono spesso la parola “ligasi”, come la DNA ligasi, enzima comunemente usato nei laboratori di biologia molecolare per unire frammenti di DNA . Altri nomi comuni includono:
- sintetasi usati per sintetizzare nuove molecole
- carbossilasi usati per aggiungere anidride carbonica a una molecola.
Classificazione
Sono classificate con la sigla EC 6 e suddivise in sei sottoclassi a seconda del tipo di legame di cui catalizzano la formazione
EC 6.1
Con questa sigla sono indicate le ligasi che catalizzano la formazione di un legame carbonio-ossigeno. Un esempio è la tirosina–tRNA ligasi che catalizza la seguente reazione:
ATP + L-tirosina + tRNATyr → AMP + difosfato + L-tirosil-tRNA
EC 6.2
A questa sottoclasse appartengono gli enzimi che catalizzano la formazione di un legame carbonio-zolfo. Un esempio è la Citrato—CoA ligasi che catalizza la seguente reazione:
ATP + citrato + CoA → ADP + fosfato + (3S)-citril-CoA
EC 6.3
A questa sottoclasse appartengono gli enzimi che catalizzano la formazione di un legame carbonio-azoto. Un esempio è l’asparagina sintetasi o aspartato-ammoniaca ligasi che genera asparagina a partire dal aspartato secondo la reazione
ATP + L-aspartato + NH 3 → AMP + difosfato + L-asparagina
EC 6.4
A questa sottoclasse appartengono gli enzimi che catalizzano la formazione di un legame carbonio-carbonio. Un esempio è la piruvato carbossilasi che catalizza la reazione
piruvato + HCO3–+ ATP → ossalacetato + ADP + P
EC 6.5
Sono usate per formare un legame fosfodiesterico. La più nota è la DNA ligasi che facilita l’unione dei filamenti di DNA catalizzando la formazione di un legame fosfodiesterico. Svolge un ruolo fondamentale durante il processo di duplicazione del DNA durante la replicazione, la ricombinazione e la riparazione del DNA. E’ un enzima spesso utilizzato nei laboratori di biologia molecolare per unire i frammenti di DNA.
EC 6.6
Servono per formare un legame tra azoto e un metallo. Un esempio è la magnesio-chelatasi che, infatti, catalizza l’inserimento di Mg2+ nella protoporfirina IX intermedio nella via metabolica della biosintesi delle porfirine. Questo è il primo passo unico nella sintesi delle batterioclorofille pigmenti fotosintetici presenti in vari batteri fototrofi che tramite la fototrofia possono utilizzare l’idrogeno proveniente dal solfuro di idrogeno, prodotto tramite processi anaerobici, piuttosto che dall’acqua