DNA ligase merupakan enzim yang mengkatalisis pembentukan ikatan fosfodiester antara ujung 5’-fosfat dan 3’-hidroksil pada DNA yang mengalami nick . ^{[ 1 ]} Nick pada DNA dapat terjadi pada saat replikasi DNA , rekombinasi dan kerusakan. ^{[ 1 ]} Secara biologis, DNA ligase diperlukan untuk menggabungkan fragmen Okazaki saat proses replikasi, menyambung potongan-potongan DNA yang baru disintesis, serta berperan dalam proses reparasi DNA. ^{[ 2 ]} Oleh karena pentingnya peranan DNA ligase, sekarang ini telah dikembangkan obat antibakterial yang menginhibisi DNA ligase. ^{[ 3 ]} Dengan diinhibisinya DNA ligase, diharapkan kromosom menjadi terdegradasi dan sel akan mati. ^{[ 3 ]} DNA ligase merupakan enzim yang sangat berguna baik di dalam sel, maupun di luar sel. ^{[ 4 ]} Untuk penggunaan di luar sel, penggabungan dengan enzim restriksi telah membuat terobosan baru di bidang teknologi DNA rekombinan. ^{[ 4 ]} Enzim restriksi diibaratkan seperti gunting yang memungkinkan kita untuk memotong DNA di tempat yang spesifik. ^{[ 4 ]} Kemudian DNA ligase berperan sebagai lem yang menyambung DNA yang telah terpotong sehingga menjadi DNA yang fungsional. ^{[ 4 ]}

DNA ligase dapat digolongkan menjadi 2 jenis berdasarkan kofaktor yang diperlukan, yaitu NAD ⁺ atau ATP . ^{[ 1 ]} DNA ligase NAD ⁺ - dependent ditemukan hanya di bakteri. ^{[ 1 ]} Sementara itu, DNA ligase ATP- dependent ditemukan di bakteriofage , eubacteria , archaea , dan virus . ^{[ 1 ]} Walaupun kedua jenis enzim ini memerlukan kofaktor yang berbeda, keduanya memiliki mekanisme katalitik yang sama. ^{[ 2 ]} DNA ligase ATP- dependent yang umum adalah T4 DNA ligase dan T7 DNA ligase. ^{[ 2 ]}

T4 DNA ligase berasal dari T4 bakteriofage. ^{[ 5 ]} Enzim ini akan meligasi fragmen DNA yang menggantung, memiliki maupun . ^{[ 5 ]} Untuk meligasi fragmen DNA yang memiliki ujung tumpul, diperlukan konsentrasi enzim yang lebih besar. ^{[ 5 ]} Proses ligasi DNA T4 memerlukan larutan penyangga yang mengandung ATP dengan konsentrasi 0.25-1 mM. ^{[ 5 ]} Proses ini dapat berlangsung pada kisaran suhu yang luas, namun untuk beberapa kasus, proses ligasi dilakukan pada suhu tertentu. ^{[ 5 ]} Seperti pada saat menginginkan efisiensi yang tinggi dalam ligasi (contohnya membuat ) suhu yang disarankan adalah 16 °C. ^{[ 5 ]} Sementara itu, jika ligasi bertujuan untuk subcloning , ligasi dapat dilakukan pada suhu 4 °C semalaman, atau pada suhu ruang selama 30 menit hingga beberapa jam. ^{[ 5 ]}

T7 DNA ligase merupakan DNA ligase dengan ukuran terkecil, yaitu sebesar 41 kDa . ^{[ 2 ]} DNA ligase ini berasal dari bakteriofage T7, mempunyai struktur yang terdiri dari dua domain dengan sisi aktif ATP yang terbentuk oleh ujung-N domain yang lebih besar. ^{[ 2 ]}

Mekanisme DNA ligase dimulai dari hidrolisis kofaktor, yaitu NAD ⁺ atau ATP. ^{[ 1 ]} Peristiwa ini menghasilkan kompleks enzim-adenylate AMP yang berikatan kovalen dengan grup α-amino residu lysin pada sisi aktif dengan melepaskan pyrofosfat inorganik (PPi), jika kofaktor berupa ATP; atau nicotinamide mononucleotide (NMN), jika kofaktor berupa NAD ⁺ . ^{[ 1 ]} Kemudian sebagian AMP akan berpindah dari sisi aktif lysin ke ujung bebas 5’-fosfat yang berada pada utas DNA. Pada akhirnya, iktan fosfodiester akan terbentuk antara ujung 3’-OH yang berada di ujung nick dengan 5’-fosfat dan melepaskan AMP dan enzim adenylate. ^{[ 1 ]}