In molekularbiologischen Laboren wird DNA geschnitten und zusammengefügt. Das Schneiden erfolgt durch Restriktionsenzyme, das Zusammenfügen durch Ligasen. Eine Ligase ist ein Enzym, das DNA-Fragmente verbindet, indem es eine Phosphodiesterbindung zwischen dem 3'-Hydroxylende des einen Fragments und dem 5'-Phosphatende des anderen bildet. Ohne Ligasen wäre das Klonen von Genen unmöglich.

Ligasen sind auch in der Zelle unerlässlich. Die DNA-Ligase verschließt während der Replikation und Reparatur Lücken im DNA-Rückgrat. Wenn die Replikationsmaschinerie die DNA kopiert, entstehen kurze Fragmente, die miteinander verbunden werden müssen. Die Ligase übernimmt diese Verbindung. Bei DNA-Schäden nutzen Reparaturmechanismen die Ligase, um die Integrität des Strangs wiederherzustellen. Ohne sie würde das Genom zerfallen.

Im Labor wird am häufigsten die T4-DNA-Ligase verwendet. Sie stammt aus dem Bakteriophagen T4 und arbeitet effizient bei Raumtemperatur. Sie verbindet sowohl klebrige Enden (komplementäre einzelsträngige Überhänge) als auch glatte Enden (ohne Überhang). Die Ligation klebriger Enden ist effizienter, da die komplementären Überhänge hybridisieren, bevor die Ligase die Bindung schließt.

Ligase ist ein unverzichtbares Werkzeug der Gentechnik. Sie wird beim Klonen, beim Erstellen von Genbibliotheken und bei der Vorbereitung von Sequenzierungsbibliotheken der nächsten Generation eingesetzt. Es handelt sich um ein kleines Enzym mit einer großen Aufgabe: Es hält das Genom zusammen und ermöglicht Wissenschaftlern so die Konstruktion neuer Genome.