Dans les laboratoires de biologie moléculaire, l'ADN est coupé et collé. La coupure est réalisée par des enzymes de restriction, et le collage par des ligases. Une ligase est une enzyme qui lie les fragments d'ADN en formant une liaison phosphodiester entre l'extrémité 3' hydroxyle d'un fragment et l'extrémité 5' phosphate d'un autre. Sans ligase, le clonage de gènes serait impossible.

Les ligases sont également essentielles à la cellule. La ligase d'ADN scelle les brèches dans le squelette de l'ADN lors de la réplication et de la réparation. Lorsque le complexe de réplication copie l'ADN, il produit de courts fragments qui doivent être liés. La ligase assure cette liaison. Lorsque l'ADN est endommagé, les voies de réparation utilisent la ligase pour restaurer l'intégrité du brin. Sans elle, le génome serait désintégré.

En laboratoire, la ligase T4 est la plus couramment utilisée. Issue du bactériophage T4, elle est efficace à température ambiante. Elle permet de lier aussi bien les extrémités cohésives (extrémités simples brins complémentaires en saillie) que les extrémités franches (sans saillie). La ligation des extrémités cohésives est plus efficace car les saillies complémentaires s'hybrident avant que la ligase ne scelle la liaison.

La ligase est un outil essentiel du génie génétique. Elle est utilisée pour le clonage, la construction de banques d'ADN et la préparation de banques pour le séquençage de nouvelle génération. C'est une petite enzyme qui joue un rôle crucial : maintenir la cohésion du génome et permettre aux scientifiques d'en construire de nouveaux.