Wat is recombinante proteïne-expressie?
Recombinante eiwitexpressie is de productie van een proteïne afgeleid van recombinant DNA. Het is een veel voorkomende techniek in de moleculaire biologie en in de farmaceutische productie van hormoonvervangingen. Het recombinante DNA is een specifiek deel van een gen dat is ontworpen om een enkel product in een gastheercel tot expressie te brengen, geleid door speciale chemische factoren zodat het juiste eiwit in grote hoeveelheden tot expressie wordt gebracht. Veel hormonen en enzymen die historisch werden verkregen uit dierlijke bronnen worden nu gesynthetiseerd door recombinante eiwitexpressie, vervolgens geoogst en verfijnd uit gastheercellen.
Om recombinante eiwitten tot expressie te brengen, moeten zorgvuldig geselecteerde sequenties van DNA in het genoom van een gastheer worden geïntroduceerd. Delen van de genetische code van het ene organisme nemen en deze in de celkernen van een ander plaatsen is een vorm van klonen. Dit wordt gedaan door insertie van een sequentie van recombinant DNA dat codeert voor het gewenste eiwit in de kern, die expressie van het gen initieert door het in RNA te transcriberen. Recombinante eiwitten worden geassembleerd wanneer stukjes mRNA met informatie van het DNA migreren naar de ribosomen vanuit de kern van de cel, en daar de productie van een eiwit starten volgens een specifieke sjabloon.
Gastheercellen zullen onvoldoende hoeveelheden van een recombinant eiwit aanmaken tenzij het DNA met geschikte vectoren wordt geïntroduceerd zodat de juiste genetische informatie in voldoende hoeveelheid tot expressie zal worden gebracht. Eiwitexpressiefactoren zijn de moleculaire signalen die recombinant DNA moeten vergezellen wanneer het in de gastheercellen wordt ingebracht om ervoor te zorgen dat het doeleiwit tot overexpressie wordt gebracht. Dit is de enige manier waarop expressie van recombinant eiwit genoeg kan maken van een stof voor farmaceutisch of laboratoriumgebruik.
Ribosomale eiwitassemblage voltooit het eiwitexpressieproces niet omdat tijdens het oogsten de bacterie- of gistcelinhoud wordt gemengd met het eindproduct. Tot expressie gebrachte recombinante eiwitten moeten worden gezuiverd door scheiding van de stukken vernietigde celdelen. Soms labelt een moleculair label het eiwit zodat het kan binden aan een metaalachtige of andere stof en kan worden geïsoleerd uit het afval. Verschillende technieken bestaan, afhankelijk van factoren zoals eiwitgrootte en de complexiteit van de gastheercel.
Menselijke recombinante eiwitexpressie heeft uitgebreide commerciële en medische toepassingen. Veel hormonen, antilichamen en enzymen werden eerder uit dierlijk of lijkweefsel geëxtraheerd, maar worden nu synthetisch geproduceerd met behulp van recombinant-DNA-technologie. Twee bijzonder belangrijke voorbeelden zijn menselijk groeihormoon en insuline. Veel hormoonvervangende therapieën vertrouwen op synthetische eiwitten, net als verschillende testen die door moleculaire en cellulaire biologen in hun laboratoria worden gebruikt. In veel gevallen worden bacteriën gebruikt als gastheercellen voor eenvoudige producten, terwijl complexere recombinante eiwitexpressie, met name van genen van dieren, kan worden gedaan in schimmels en gisten.