Wat is recombinante eiwitproductie?
Recombinante eiwitproductie is de expressie van eiwitten die zijn geproduceerd met behulp van recombinant-DNA-technieken. Met dit proces kunnen deze stoffen in grote hoeveelheden worden gemaakt. Een dergelijke massaproductie gebeurt zowel voor laboratoriumonderzoek als voor industriële productie.
Deze techniek wordt vaak gebruikt om menselijk groeihormoon en insuline te produceren. Het verkrijgen van menselijk groeihormoon door productie van recombinant eiwit is een enorme verbetering ten opzichte van het verkrijgen van kadavers omdat de aanwezigheid van eiwitten verkregen uit kadavers af en toe resulteerde in ziektetransmissie. Het op deze manier maken van insuline is ook gunstig omdat hierdoor varianten van insuline zijn gemaakt die verschillende farmacologische acties in het lichaam hebben.
Eiwitten zijn ketens van aminozuren, gecodeerd door DNA. De genen die coderen voor deze eiwitten worden in speciale vectoren of DNA-eenheden geplaatst. Vectoren worden gekozen die grote hoeveelheden van het gewenste eiwit zullen produceren. Dit staat bekend als overexpressie .
Overexpressie gebeurt in speciale gastheercellen. Soms zijn de gastheren bacteriën of gist. In gevallen waarin de eiwitten van zoogdieren zijn, zijn de gastheren vaak cellijnen van insecten of zoogdieren. Een groot aantal kits is commercieel verkrijgbaar om zowel het kloneren van het gen als de daaropvolgende productie van recombinant eiwit te vergemakkelijken.
Deze kits hebben speciale vectoren, expressievectoren genaamd, die een speciale promotor hebben om grote hoeveelheden eiwit te produceren. Een promotor is het gedeelte van DNA dat de productie van de daaropvolgende gensequentie aanstuurt. Vaak kunnen deze expressievectoren worden uitgeschakeld en zijn ze induceerbaar. Vooral bij bacteriële gastheren kan het produceren van teveel eiwitten in één keer giftig zijn en de groei van de bacteriën remmen.
Er zijn verschillende manieren om expressie uit te lokken. In beide zijn de bacteriën gegroeid tot een bepaalde dichtheid. Vervolgens wordt ofwel een verbinding toegevoegd voor inductie, of de temperatuur wordt verschoven naar een waarbij de promotor actief is.
Om de zuivering van de eiwitten uit bacteriën te vergemakkelijken, wordt het klonen vaak gedaan zodat er een label op het eiwit zit dat aan een matrix zal binden. Dit scheidt het eiwit van het celafval. Een tag van histidinemoleculen op het eiwit zal bijvoorbeeld binden aan een kolom van nikkel. Zodra het eiwit is gebonden, wordt het label afgesplitst, waardoor puur eiwit overblijft dat vervolgens uit de kolom kan worden geëlueerd. Het kan jaren duren om een eiwit te zuiveren met traditionele methoden.
Een extra factor om te overwegen is of het eiwit na de eerste productie moet worden gemodificeerd. Dit is vaak het geval voor zoogdiereiwitten. Bacteriën wijzigen dergelijke eiwitten vaak niet goed, dus overexpressie van deze meer geavanceerde eiwitten wordt vaak uitgevoerd in insecten- of zoogdiercellen. Een aantal biotechnologiebedrijven is gespecialiseerd in het uitvoeren van recombinante eiwitproductie.