Qu'est-ce que la protéine humaine recombinante?
La protéine humaine recombinante est une protéine humaine produite à partir d'ADN cloné. Cela permet à un scientifique d’en exprimer de grandes quantités. Cette surexpression a été d’une grande utilité pour la médecine moderne, car elle a permis de produire des médicaments à base de protéines humaines qui n’ont pas d’autre source. Il a également permis de grandes avancées dans la compréhension de la fonction et de la biologie des protéines humaines.
Un exemple de protéine humaine recombinante qui n'a pas d'autre source est le médicament anti-anémique appelé érythropoïétine . Cette hormone contrôle la production de globules rouges. Il est utilisé pour traiter l'anémie à partir de diverses sources, notamment les maladies rénales chroniques et le cancer. L'érythropoïétine a également été utilisée comme médicament d'amélioration de la performance par les athlètes.
D'autres protéines peuvent être isolées naturellement, mais il est beaucoup plus facile d'obtenir de grandes quantités par expression de protéines à partir d'ADN cloné. L'hormone de croissance humaine, par exemple, est actuellement obtenue à des fins thérapeutiques par des techniques de recombinaison. La méthode traditionnelle d'isolement des cadavres entraînait parfois la transmission de maladies. L'insuline est un autre médicament utilisé comme protéine recombinante humaine. La majeure partie de l'insuline utilisée par les patients est obtenue de cette manière.
La production de protéines à partir de gènes clonés est réalisable, car les gènes peuvent être clonés dans des vecteurs d'expression. Ce sont des unités d'ADN spécialisées conçues pour produire de grandes quantités de protéines par l'utilisation de promoteurs spécialisés. Ces promoteurs dirigent la production de la séquence du gène cloné. Des kits personnalisés sont disponibles pour le clonage et l’expression de protéines.
Des cellules hôtes spécialisées sont nécessaires à la production d'une protéine humaine recombinante. Celles-ci peuvent être des cellules bactériennes ou des levures. Certaines protéines nécessitent des modifications spéciales, telles que l'introduction de sucres, et sont exprimées dans des lignées cellulaires plus avancées, telles que les lignées cellulaires de mammifères ou d'insectes.
Pour les cellules bactériennes, les protéines seront à l'intérieur des cellules, nécessitant une extraction et une purification de protéines pour les séparer des protéines bactériennes. Ceci est facilité par des techniques spéciales faisant partie du processus de clonage. Par exemple, il est possible de cloner des sites de liaison spécialisés permettant à la protéine de se lier à une matrice et d'être facilement éluée. Cela peut sauver des années de développement de méthodes de purification de protéines. Les protéines humaines recombinantes exprimées dans les lignées cellulaires de mammifères sont fréquemment sécrétées dans le milieu, ce qui facilite leur isolement et leur purification.
Disposer des gènes des protéines disponibles sous forme de clones permet à un scientifique de créer des protéines personnalisées, en les modifiant pour obtenir les propriétés souhaitées. Par exemple, certaines insulines recombinantes ont été génétiquement modifiées afin d’avoir des effets différents sur le corps. La capacité de modifier ces protéines est très utile en recherche biologique.
Pouvoir exprimer une protéine humaine recombinante a révolutionné la recherche biomédicale. Lorsqu'un scientifique a cloné un gène, il peut le comparer à une énorme base de données de séquences de gènes connues. Si le gène a une séquence très similaire à la séquence d’un gène de fonction connue, il peut prédire la fonction de ce gène. Cette connaissance suggère quelles expériences effectuer avec le produit du gène, qui est souvent une protéine. Parfois, il n’ya pas d’homologie avec d’autres séquences de gènes et le scientifique n’a aucune idée de la fonction du gène.
L'expression du produit du gène permet à un scientifique de doser la fonction du gène à l'aide de techniques biochimiques. Cela peut lui permettre d’identifier la fonction du gène. Il peut également faire des expériences avec l'ARN messager (ARNm) produit directement à partir du gène et déterminer dans quelles conditions et dans quels tissus le gène est exprimé. Ces connaissances aident à préciser la fonction du gène et à déterminer s'il code pour une protéine.
Si un scientifique connaît la fonction d'une protéine, la surexpression peut en fournir de grandes quantités pour étudier ses propriétés biochimiques. Il ou elle peut effectuer des mutations ciblées et voir leurs effets sur les propriétés de la protéine. Une autre raison pour obtenir de grandes quantités de protéines est de cristalliser la protéine et d’étudier sa structure tridimensionnelle. La biochimie des protéines peut être difficile à réaliser dans n'importe quel système, mais c'était particulièrement difficile à faire avec des protéines humaines avant l'avènement des protéines humaines recombinantes.