Cos'è la produzione di proteine ricombinanti?
La produzione di proteine ricombinanti è l'espressione di proteine prodotte con tecniche di DNA ricombinante. Questo processo consente di produrre queste sostanze in grandi quantità. Tale produzione di massa viene effettuata sia per studi di laboratorio che per la produzione industriale.
Questa tecnica viene spesso utilizzata per produrre ormone della crescita umano e insulina. Ottenere l'ormone della crescita umano attraverso la produzione di proteine ricombinanti è un enorme miglioramento rispetto all'ottenimento da cadaveri perché la presenza di proteine ottenute da cadaveri occasionalmente ha provocato la trasmissione della malattia. Produrre insulina in questo modo è anche utile perché ha permesso di creare varianti di insulina che hanno diverse azioni farmacologiche nel corpo.
Le proteine sono catene di aminoacidi, codificate dal DNA. I geni che codificano per queste proteine vengono messi in vettori speciali o unità di DNA. Sono scelti i vettori che produrranno grandi quantità della proteina desiderata. Questo è noto come sovraespressione .
La sovraespressione viene eseguita in cellule ospiti speciali. A volte gli ospiti sono batteri o lieviti. Nei casi in cui le proteine provengono da mammiferi, gli ospiti sono spesso linee cellulari di insetti o mammiferi. Un gran numero di kit sono disponibili in commercio per facilitare sia la clonazione del gene, sia la successiva produzione di proteine ricombinanti.
Questi kit hanno vettori speciali chiamati vettori di espressione che hanno un promotore speciale per produrre grandi quantità di proteine. Un promotore è la sezione del DNA che guida la produzione della sequenza genetica che la segue. Spesso questi vettori di espressione possono essere disattivati e inducibili. Soprattutto con gli ospiti batterici, produrre troppe proteine contemporaneamente può essere tossico, inibendo la crescita dei batteri.
Esistono diversi modi per indurre l'espressione. In entrambi, i batteri sono cresciuti fino a una certa densità. Quindi viene aggiunto un composto per l'induzione oppure la temperatura viene spostata su quella in cui il promotore è attivo.
Per facilitare la purificazione delle proteine dai batteri, la clonazione viene spesso eseguita in modo che vi sia un tag sulla proteina che si legherà a una matrice. Questo separa la proteina dai detriti cellulari. Ad esempio, un tag di molecole di istidina sulla proteina si legherà a una colonna di nichel. Una volta che la proteina è legata, il tag viene separato, lasciando la proteina pura che può quindi essere eluita dalla colonna. Possono essere necessari anni per purificare una proteina usando metodi tradizionali.
Un ulteriore fattore da considerare è se la proteina deve essere modificata dopo la sua produzione iniziale. Questo è spesso il caso delle proteine dei mammiferi. I batteri spesso non modificano adeguatamente tali proteine, quindi la sovraespressione di queste proteine più avanzate viene spesso effettuata nelle cellule di insetti o di mammiferi. Numerose aziende biotecnologiche sono specializzate nello svolgimento della produzione di proteine ricombinanti.