組換えタンパク質発現とは？

組換えタンパク質の発現は、組換えDNAに由来するタンパク質の製造です。 これは、分子生物学およびホルモン代替品の医薬品製造における一般的な手法です。 組換えDNAは、適切なタンパク質が大量に発現されるように、特別な化学的要因によって導かれ、宿主細胞内で単一の産物を発現するように設計された遺伝子の特定の部分です。 歴史的に動物源から得られた多くのホルモンと酵素は、組換えタンパク質の発現によって合成され、宿主細胞から収穫され精製されています。

組換えタンパク質を発現させるには、慎重に選択したDNA配列を宿主のゲノムに導入する必要があります。 ある生物から遺伝コードの一部を取り出し、それらを別の生物の細胞核に配置することは、クローニングの一形態です。 これは、目的のタンパク質をコードする組換えDNAの配列を核に挿入することで行われます。これは、RNAに転写することで遺伝子の発現を開始します。 組換えタンパク質は、DNAからの情報を運ぶmRNAの断片が細胞の核からリボソームに移動すると組み立てられ、そこで特定のテンプレートに従ってタンパク質の生産が開始されます。

宿主細胞は、適切な遺伝子情報が十分な量で発現されるように適切なベクターでDNAが導入されない限り、組換えタンパク質の量が不十分になります。 タンパク質発現因子は、標的タンパク質が過剰発現されることを保証するために宿主細胞に挿入されるときに組換えDNAに付随しなければならない分子シグナルです。 これは、組換えタンパク質発現が医薬品または実験室での使用に十分な物質を作る唯一の方法です。

リボソームタンパク質のアセンブリーは、収穫中に細菌または酵母細胞の内容物が最終産物と混合されるため、タンパク質発現プロセスを完了しません。 発現した組換えタンパク質は、破壊された細胞部分の断片から分離することにより精製する必要があります。 タンパク質を金属または他の物質に結合して廃棄物から分離できるように、分子タグでタンパク質にラベルを付けることがあります。 タンパク質のサイズや宿主細胞の複雑さなどの要因に応じて、さまざまな手法が存在します。

ヒト組換えタンパク質の発現には、広範な商業的および医学的用途があります。 多くのホルモン、抗体、および酵素は、以前は動物または死体の組織から抽出されていましたが、現在では組換えDNA技術を使用して合成で生産されています。 特に重要な2つの例は、ヒト成長ホルモンとインスリンです。 多くのホルモン補充療法は、実験室の分子生物学者および細胞生物学者が使用するさまざまなアッセイと同様に、合成タンパク質に依存しています。 多くの場合、細菌は単純な製品の宿主細胞として使用されますが、より複雑な組換えタンパク質の発現、特に動物由来の遺伝子の発現は、真菌および酵母で行われます。