Was ist die rekombinante Proteinproduktion?

Rekombinante Proteinproduktion ist die Expression von Proteinen, die durch rekombinante DNA-Techniken hergestellt wurden. Dieses Verfahren ermöglicht die Herstellung dieser Substanzen in großen Mengen. Eine solche Massenproduktion erfolgt sowohl für Laboruntersuchungen als auch für die industrielle Produktion.

Diese Technik wird oft verwendet, um menschliches Wachstumshormon und Insulin zu produzieren. Die Gewinnung von menschlichem Wachstumshormon durch rekombinante Proteinproduktion ist eine enorme Verbesserung gegenüber der Gewinnung aus Leichen, da die Anwesenheit von aus Leichen gewonnenen Proteinen gelegentlich zu einer Krankheitsübertragung führte. Die Herstellung von Insulin auf diese Weise ist auch vorteilhaft, da Insulinvarianten hergestellt werden können, die unterschiedliche pharmakologische Wirkungen im Körper haben.

Proteine ​​sind Ketten von Aminosäuren, die von DNA kodiert werden. Die Gene, die für diese Proteine ​​codieren, werden in spezielle Vektoren oder DNA-Einheiten eingefügt. Es werden Vektoren ausgewählt, die große Mengen des gewünschten Proteins produzieren. Dies wird als Überexpression bezeichnet .

Die Überexpression erfolgt in speziellen Wirtszellen. Manchmal sind die Wirte Bakterien oder Hefen. In Fällen, in denen die Proteine ​​von Säugetieren stammen, sind die Wirte häufig Insekten- oder Säugetierzelllinien. Eine große Anzahl von Kits ist im Handel erhältlich, um sowohl die Klonierung des Gens als auch die anschließende Produktion rekombinanter Proteine ​​zu erleichtern.

Diese Kits haben spezielle Vektoren, sogenannte Expressionsvektoren, die einen speziellen Promotor zur Produktion großer Proteinmengen aufweisen. Ein Promotor ist der DNA-Abschnitt, der die Produktion der darauf folgenden Gensequenz steuert. Häufig können diese Expressionsvektoren ausgeschaltet werden und sind induzierbar. Insbesondere bei bakteriellen Wirten kann die gleichzeitige Produktion von zu viel Protein toxisch sein und das Wachstum der Bakterien hemmen.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, um eine Expression zu induzieren. In beiden werden die Bakterien bis zu einer bestimmten Dichte gezüchtet. Dann wird entweder eine Verbindung zur Induktion zugesetzt oder die Temperatur auf eine Temperatur verschoben, bei der der Promotor aktiv ist.

Um die Reinigung der Proteine ​​von Bakterien zu erleichtern, wird das Klonieren häufig so durchgeführt, dass sich auf dem Protein eine Markierung befindet, die an eine Matrix bindet. Dies trennt das Protein von den Zelltrümmern. Beispielsweise bindet eine Markierung von Histidinmolekülen auf dem Protein an eine Nickelsäule. Sobald das Protein gebunden ist, wird die Markierung abgespalten, wobei reines Protein zurückbleibt, das dann von der Säule eluiert werden kann. Die Reinigung eines Proteins mit herkömmlichen Methoden kann Jahre dauern.

Ein zusätzlicher zu berücksichtigender Faktor ist, ob das Protein nach seiner anfänglichen Produktion eine Modifikation erfordert. Dies ist häufig bei Säugetierproteinen der Fall. Bakterien modifizieren solche Proteine ​​häufig nicht richtig, so dass eine Überexpression dieser fortgeschritteneren Proteine ​​häufig in Insekten- oder Säugetierzellen durchgeführt wird. Eine Reihe von Biotechnologieunternehmen ist auf die Herstellung rekombinanter Proteine ​​spezialisiert.