Che cos'è la proteina umana ricombinante?

Le proteine ​​umane ricombinanti sono proteine ​​umane prodotte dal DNA clonato. Ciò consente a uno scienziato di esprimerne grandi quantità. Tale sovraespressione è stata di grande utilità per la medicina moderna, consentendo la produzione di farmaci a base di proteine ​​umane che non hanno altra fonte. Ha anche portato a grandi progressi nella comprensione della funzione e della biologia delle proteine ​​umane.

Un esempio di proteina umana ricombinante che non ha altra fonte è il farmaco anti-anemia chiamato eritropoietina . Questo ormone controlla la produzione di globuli rossi. È usato per trattare l'anemia da varie fonti, tra cui malattie renali croniche e cancro. L'eritropoietina è stata anche utilizzata come farmaco per migliorare le prestazioni dagli atleti.

Altre proteine ​​possono essere isolate naturalmente, ma è molto più facile ottenere grandi quantità mediante l'espressione proteica dal DNA clonato. Un esempio è l'ormone della crescita umano, che è attualmente ottenuto per uso terapeutico con tecniche ricombinanti. Il metodo tradizionale di isolamento dai cadaveri a volte portava alla trasmissione di malattie. L'insulina è un altro farmaco utilizzato come proteina umana ricombinante. La maggior parte dell'insulina utilizzata dai pazienti viene ottenuta in questo modo.

La produzione di proteine ​​da geni clonati è fattibile, poiché i geni possono essere clonati in vettori di espressione. Queste sono unità specializzate di DNA progettate per produrre grandi quantità di proteine ​​mediante l'uso di promotori specializzati. Questi promotori dirigono la produzione della sequenza genica clonata. Sono disponibili kit personalizzati per la clonazione e l'espressione delle proteine.

Sono necessarie cellule ospiti specializzate per la produzione di una proteina umana ricombinante. Questi possono essere cellule batteriche o di lievito. Alcune proteine ​​richiedono modifiche speciali, come l'introduzione di zuccheri, e sono espresse in linee cellulari più avanzate, come linee cellulari di mammiferi o insetti.

Per le cellule batteriche, le proteine ​​saranno all'interno delle cellule, richiedendo l'estrazione e la purificazione delle proteine ​​per separarle dalle proteine ​​batteriche. Ciò è facilitato da tecniche speciali che fanno parte del processo di clonazione. Ad esempio, è possibile clonare siti di legame specializzati che consentono alla proteina di legarsi a una matrice e di essere facilmente eluita. Ciò può far risparmiare anni nello sviluppo di metodi di purificazione delle proteine. Le proteine ​​umane ricombinanti espresse nelle linee cellulari dei mammiferi sono spesso secrete nei media, facilitando il loro isolamento e purificazione.

Avere i geni per le proteine ​​disponibili come cloni consente a uno scienziato di creare proteine ​​personalizzate, alterandole per avere le proprietà che si desiderano. Ad esempio, una parte dell'insulina ricombinante è stata geneticamente modificata in modo da avere effetti diversi sul corpo. La capacità di alterare queste proteine ​​è molto utile nella ricerca biologica.

Essere in grado di esprimere una proteina umana ricombinante ha rivoluzionato la ricerca biomedica. Quando uno scienziato ha clonato un gene, può confrontarlo con un enorme database di sequenze geniche note. Se il gene ha una sequenza che è molto simile a una sequenza di un gene di funzione nota, può predire la funzione di quel gene. Questa conoscenza suggerisce quali esperimenti eseguire con il prodotto del gene, che è spesso una proteina. A volte, non esiste omologia per altre sequenze geniche e lo scienziato non ha idea della funzione del gene.

L'espressione del prodotto del gene consente a uno scienziato di testare la funzione del gene usando tecniche biochimiche. Ciò può consentirgli di identificare la funzione del gene. Inoltre, può fare esperimenti con l'RNA messaggero (mRNA) prodotto direttamente dal gene e determinare in quali condizioni e in quali tessuti viene espresso il gene. Questa conoscenza aiuta a restringere la ricerca della funzione del gene e scoprire se codifica per una proteina.

Se uno scienziato conosce la funzione di una proteina, la sovraespressione può fornire grandi quantità di proteina per studiarne le proprietà biochimiche. Lui o lei può fare mutazioni mirate e vedere quali effetti hanno sulle proprietà della proteina. Un altro motivo per ottenere grandi quantità di proteine ​​è cristallizzare la proteina e studiarne la struttura tridimensionale. La biochimica delle proteine ​​può essere difficile da eseguire in qualsiasi sistema, ma era particolarmente difficile da fare con le proteine ​​umane prima dell'avvento delle proteine ​​umane ricombinanti.