Hvad er rekombinant humant protein?
Rekombinant humant protein er humant protein, der er produceret fra klonet DNA. Dette gør det muligt for en videnskabsmand at udtrykke store mængder af det. En sådan overekspression har været til stor nytte for moderne medicin, hvilket muliggør produktion af humane proteinbaserede lægemidler, der ikke har nogen anden kilde. Det har også ført til store fremskridt i forståelsen af funktionen og biologien af humane proteiner.
Et eksempel på et rekombinant humant protein, der ikke har nogen anden kilde, er anti-anæmi-lægemidlet kaldet erythropoietin . Dette hormon styrer produktionen af røde blodlegemer. Det bruges til behandling af anæmi fra forskellige kilder, herunder kronisk nyresygdom og kræft. Erythropoietin er også blevet brugt som et præstationsfremmende stof af atleter.
Andre proteiner kan isoleres naturligt, men det er meget lettere at få store mængder ved proteinekspression fra klonet DNA. Et eksempel er humant væksthormon, der i øjeblikket opnås til terapeutisk anvendelse ved rekombinante teknikker. Den traditionelle metode til isolering fra kadavre resulterede undertiden i, at sygdomme blev overført. Insulin er et andet lægemiddel, der bruges som et rekombinant humant protein. Det meste af det insulin, der bruges af patienterne, opnås på denne måde.
Proteinproduktion fra klonede gener er mulig, fordi generne kan klones til ekspressionsvektorer. Dette er specialiserede enheder af DNA, der er designet til at producere store mængder protein ved hjælp af specialiserede promotorer. Disse promotorer dirigerer produktionen af den klonede gensekvens. Tilpassede sæt er tilgængelige til proteinkloning og ekspression.
Specialiserede værtsceller er påkrævet til produktion af et rekombinant humant protein. Disse kan være bakterieceller eller gærceller. Nogle proteiner kræver særlige modifikationer, såsom introduktion af sukkerarter, og udtrykkes i mere avancerede cellelinjer, som pattedyrs- eller insektcellelinjer.
For bakterieceller vil proteinerne være inde i cellerne, hvilket kræver ekstraktion og proteinrensning for at adskille dem fra bakterieproteinerne. Dette letter ved hjælp af specielle teknikker, der er en del af kloningsprocessen. F.eks. Kan specialiserede bindingssteder klones, der gør det muligt for proteinet at binde til en matrix og let elueres. Dette kan spare mange års udvikling af proteinrensningsmetoder. Rekombinante humane proteiner udtrykt i pattedyrcellelinjer secerneres ofte i medierne, hvilket letter deres isolering og oprensning.
At have generne for proteinerne tilgængelige som kloner giver en videnskabsmand mulighed for at fremstille brugerdefinerede proteiner og ændre dem til at have de egenskaber, man ønsker. For eksempel er noget rekombinant insulin genetisk ændret, så det har forskellige effekter på kroppen. Evnen til at ændre disse proteiner er meget nyttig i biologisk forskning.
At kunne udtrykke et rekombinant humant protein har revolutioneret biomedicinsk forskning. Når en videnskabsmand har klonet et gen, kan han eller hun sammenligne det med en enorm database med kendte gensekvenser. Hvis genet har en sekvens, der meget ligner en sekvens af et gen med kendt funktion, kan han eller hun forudsige funktionen af dette gen. Denne viden antyder, hvilke eksperimenter der skal udføres med genproduktet, som ofte er et protein. Nogle gange er der ingen homologi med andre gensekvenser, og videnskabsmanden har ingen idé om genets funktion.
At udtrykke genproduktet tillader en videnskabsmand at analysere funktionen af genet ved hjælp af biokemiske teknikker. Dette kan gøre det muligt for ham eller hende at identificere genets funktion. Han eller hun kan også udføre eksperimenter med messenger RNA (mRNA) produceret direkte fra genet og bestemme under hvilke betingelser, og i hvilke væv, genet udtrykkes. Denne viden hjælper med at indsnævre i at finde genets funktion og finde ud af, om det koder for et protein.
Hvis en videnskabsmand kender funktionen af et protein, kan overekspression give store mængder af proteinet til at undersøge dets biokemiske egenskaber. Han eller hun kan foretage målrettede mutationer og se, hvilke effekter de har på proteinets egenskaber. En anden grund til at få store mængder protein er at krystallisere proteinet og studere dets tredimensionelle struktur. Proteinbiokemi kan være vanskeligt at udføre i ethvert system, men det var især vanskeligt at gøre med humane proteiner før fremkomsten af rekombinante humane proteiner.