Che cos'è l'espressione proteica ricombinante?
L'espressione proteica ricombinante è la produzione di una proteina derivata dal DNA ricombinante. È una tecnica comune nella biologia molecolare e nella produzione farmaceutica di sostituti ormonali. Il DNA ricombinante è una porzione specifica di un gene progettato per esprimere un singolo prodotto all'interno di una cellula ospite, guidata da speciali fattori chimici in modo che la giusta proteina sia espressa in grandi quantità. Molti ormoni ed enzimi che sono stati storicamente derivati da fonti animali sono ora sintetizzati dall'espressione proteica ricombinante, quindi raccolti e raffinati dalle cellule ospiti.
Per esprimere le proteine ricombinanti, sequenze di DNA accuratamente selezionate devono essere introdotte nel genoma di un ospite. Prendere porzioni del codice genetico da un organismo e metterle nei nuclei cellulari di un altro è una forma di clonazione. Questo viene fatto inserendo una sequenza di DNA ricombinante che codifica per la proteina desiderata nel nucleo, che inizia l'espressione del gene trascrivendolo in RNA. Le proteine ricombinanti vengono assemblate quando pezzi di mRNA che trasportano informazioni dal DNA migrano verso i ribosomi dal nucleo della cellula, e lì iniziano la produzione di una proteina secondo un modello specifico.
Le cellule ospiti produrranno quantità insufficienti di una proteina ricombinante a meno che il DNA non venga introdotto con vettori appropriati in modo che le giuste informazioni genetiche vengano espresse in quantità sufficiente. I fattori di espressione proteica sono i segnali molecolari che devono accompagnare il DNA ricombinante quando viene inserito nelle cellule ospiti per garantire che la proteina bersaglio sia sovraespressa. Questo è l'unico modo in cui l'espressione proteica ricombinante può fare abbastanza di una sostanza per uso farmaceutico o di laboratorio.
L'assemblaggio delle proteine ribosomiali non completa il processo di espressione proteica poiché durante la raccolta il contenuto delle cellule batteriche o di lievito si mescola al prodotto finale. Le proteine ricombinanti espresse devono essere purificate mediante separazione dai pezzi di parti cellulari distrutte. A volte un'etichetta molecolare identifica la proteina in modo che possa legarsi a una sostanza metallica o di altro tipo ed essere isolata dai rifiuti. Esistono diverse tecniche, a seconda di fattori come la dimensione delle proteine e la complessità della cellula ospite.
L'espressione di proteine ricombinanti nell'uomo ha ampie applicazioni commerciali e mediche. Molti ormoni, anticorpi ed enzimi sono stati precedentemente estratti dal tessuto animale o da cadavere, ma ora sono prodotti sinteticamente utilizzando la tecnologia del DNA ricombinante. Due esempi particolarmente importanti sono l'ormone della crescita umano e l'insulina. Molte terapie ormonali sostitutive si basano su proteine sintetiche, così come vari saggi usati dai biologi molecolari e cellulari nei loro laboratori. In molti casi, i batteri vengono utilizzati come cellule ospiti per prodotti semplici, mentre l'espressione proteica ricombinante più complessa, in particolare i geni degli animali, può essere eseguita nei funghi e nei lieviti.