Was ist rekombinantes menschliches Protein?

Rekombinantes menschliches Protein ist menschliches Protein, das aus klonierter DNA hergestellt wird. Dies ermöglicht es einem Wissenschaftler, große Mengen davon auszudrücken. Eine solche Überexpression war für die moderne Medizin von großem Nutzen und ermöglichte die Herstellung von Arzneimitteln auf Basis von menschlichem Protein, die keine andere Quelle haben. Es hat auch zu großen Fortschritten beim Verständnis der Funktion und Biologie menschlicher Proteine ​​geführt.

Ein Beispiel für ein rekombinantes menschliches Protein, das keine andere Quelle hat, ist das Anti-Anämie-Medikament Erythropoetin . Dieses Hormon steuert die Produktion von roten Blutkörperchen. Es wird zur Behandlung von Anämie aus verschiedenen Quellen, einschließlich chronischer Nierenerkrankungen und Krebs, angewendet. Erythropoetin wurde auch von Sportlern als leistungssteigerndes Medikament eingesetzt.

Andere Proteine ​​können auf natürliche Weise isoliert werden, aber es ist viel einfacher, große Mengen durch Proteinexpression aus klonierter DNA zu gewinnen. Ein Beispiel ist menschliches Wachstumshormon, das gegenwärtig zur therapeutischen Verwendung durch rekombinante Techniken erhalten wird. Die traditionelle Methode der Isolierung von Leichen führte manchmal zur Übertragung von Krankheiten. Insulin ist ein weiteres Medikament, das als rekombinantes menschliches Protein verwendet wird. Der größte Teil des von Patienten verwendeten Insulins wird auf diese Weise gewonnen.

Die Proteinproduktion aus klonierten Genen ist möglich, da die Gene in Expressionsvektoren kloniert werden können. Hierbei handelt es sich um spezialisierte DNA-Einheiten, die unter Verwendung spezialisierter Promotoren für die Produktion großer Proteinmengen ausgelegt sind. Diese Promotoren lenken die Produktion der klonierten Gensequenz. Für die Klonierung und Expression von Proteinen stehen benutzerdefinierte Kits zur Verfügung.

Für die Herstellung eines rekombinanten menschlichen Proteins sind spezialisierte Wirtszellen erforderlich. Dies können Bakterien- oder Hefezellen sein. Einige Proteine ​​erfordern spezielle Modifikationen, wie die Einführung von Zuckern, und werden in fortgeschritteneren Zelllinien wie Säugetier- oder Insektenzelllinien exprimiert.

Bei Bakterienzellen befinden sich die Proteine ​​in den Zellen und müssen extrahiert und gereinigt werden, um sie von den Bakterienproteinen zu trennen. Dies wird durch spezielle Techniken erleichtert, die Teil des Klonprozesses sind. Zum Beispiel können spezialisierte Bindungsstellen kloniert werden, die es dem Protein ermöglichen, an eine Matrix zu binden und leicht zu eluieren. Dies kann Jahre bei der Entwicklung von Proteinreinigungsmethoden einsparen. Rekombinante humane Proteine, die in Säugetierzelllinien exprimiert werden, werden häufig in das Medium sekretiert, wodurch ihre Isolierung und Reinigung erleichtert wird.

Wenn die Gene für die Proteine ​​als Klone verfügbar sind, kann ein Wissenschaftler benutzerdefinierte Proteine ​​herstellen und sie so verändern, dass sie die gewünschten Eigenschaften aufweisen. Zum Beispiel wurde etwas rekombinantes Insulin genetisch verändert, so dass es unterschiedliche Auswirkungen auf den Körper hat. Die Fähigkeit, diese Proteine ​​zu verändern, ist in der biologischen Forschung sehr nützlich.

Die Fähigkeit, ein rekombinantes menschliches Protein zu exprimieren, hat die biomedizinische Forschung revolutioniert. Wenn ein Wissenschaftler ein Gen geklont hat, kann er es mit einer riesigen Datenbank bekannter Gensequenzen vergleichen. Wenn das Gen eine Sequenz hat, die einer Sequenz eines Gens mit bekannter Funktion sehr ähnlich ist, kann er oder sie die Funktion dieses Gens vorhersagen. Dieses Wissen legt nahe, welche Experimente mit dem Produkt des Gens, bei dem es sich häufig um ein Protein handelt, durchzuführen sind. Manchmal gibt es keine Homologie zu anderen Gensequenzen, und der Wissenschaftler hat keine Ahnung von der Funktion des Gens.

Die Expression des Genprodukts ermöglicht es einem Wissenschaftler, die Funktion des Gens unter Verwendung biochemischer Techniken zu untersuchen. Dies kann es ihm ermöglichen, die Funktion des Gens zu identifizieren. Außerdem kann er oder sie Experimente mit der Messenger-RNA (mRNA) durchführen, die direkt aus dem Gen hergestellt wurde, und bestimmen, unter welchen Bedingungen und in welchen Geweben das Gen exprimiert wird. Dieses Wissen hilft, die Funktion des Gens einzugrenzen und herauszufinden, ob es für ein Protein kodiert.

Wenn ein Wissenschaftler die Funktion eines Proteins kennt, kann die Überexpression große Mengen des Proteins liefern, um seine biochemischen Eigenschaften zu untersuchen. Er oder sie kann gezielt Mutationen vornehmen und sehen, welche Auswirkungen sie auf die Eigenschaften des Proteins haben. Ein weiterer Grund, große Proteinmengen zu erhalten, besteht darin, das Protein zu kristallisieren und seine dreidimensionale Struktur zu untersuchen. Proteinbiochemie kann in jedem System schwierig durchzuführen sein, war jedoch vor dem Aufkommen rekombinanter menschlicher Proteine ​​besonders schwierig mit menschlichen Proteinen durchzuführen.