Hva er rekombinant humant protein?

Rekombinant humant protein er humant protein som er produsert fra klonet DNA. Dette gjør det mulig for en forsker å uttrykke store mengder av det. Slik overekspresjon har vært til stor nytte for moderne medisin, noe som muliggjør produksjon av humane proteinbaserte medisiner som ikke har noen annen kilde. Det har også ført til store fremskritt i forståelsen av funksjonen og biologien til humane proteiner.

Et eksempel på et rekombinant humant protein som ikke har noen annen kilde, er anti-anemi medikamentet kalt erytropoietin . Dette hormonet styrer produksjonen av røde blodlegemer. Den brukes til å behandle anemi fra forskjellige kilder, inkludert kronisk nyresykdom og kreft. Erythropoietin har også blitt brukt som et medikament for forbedring av ytelsen av idrettsutøvere.

Andre proteiner kan isoleres naturlig, men det er mye lettere å få tak i store mengder ved proteinekspresjon fra klonet DNA. Et eksempel er humant veksthormon, som for tiden er oppnådd for terapeutisk bruk ved rekombinante teknikker. Den tradisjonelle metoden for isolasjon fra kadavre resulterte noen ganger i at sykdommer ble overført. Insulin er et annet medikament som brukes som et rekombinant humant protein. Det meste av insulinet som brukes av pasienter oppnås på denne måten.

Proteinproduksjon fra klonede gener er mulig, fordi genene kan klones til ekspresjonsvektorer. Dette er spesialiserte DNA-enheter som er designet for å produsere store mengder protein ved bruk av spesialiserte promotorer. Disse promotorer styrer produksjonen av den klonede gensekvensen. Tilpassede sett er tilgjengelige for proteinkloning og uttrykk.

Spesialiserte vertsceller er nødvendige for produksjon av et rekombinant humant protein. Disse kan være bakterie- eller gjærceller. Noen proteiner krever spesielle modifikasjoner, for eksempel introduksjon av sukker, og kommer til uttrykk i mer avanserte cellelinjer, som pattedyr eller insektcellelinjer.

For bakterieceller vil proteinene være inne i cellene, noe som krever ekstraksjon og proteinrensing for å skille dem fra bakterieproteinene. Dette tilrettelegges av spesielle teknikker som er en del av kloningsprosessen. For eksempel kan spesialiserte bindingsseter klones som gjør det mulig for proteinet å binde seg til en matrise og lett elueres. Dette kan spare mange år med å utvikle proteinerensningsmetoder. Rekombinante humane proteiner uttrykt i pattedyrcellelinjer blir ofte utskilt i media, noe som letter deres isolasjon og rensing.

Å ha genene for proteinene tilgjengelig som kloner gjør det mulig for en forsker å lage tilpassede proteiner og endre dem til å ha de egenskapene man ønsker. For eksempel har noe rekombinant insulin blitt genetisk endret slik at det vil ha forskjellige effekter på kroppen. Evnen til å endre disse proteinene er veldig nyttig i biologisk forskning.

Å kunne uttrykke et rekombinant humant protein har revolusjonert biomedisinsk forskning. Når en forsker har klonet et gen, kan han eller hun sammenligne det med en enorm database med kjente gensekvenser. Hvis genet har en sekvens som er veldig lik en sekvens av et gen med kjent funksjon, kan han eller hun forutsi funksjonen til det genet. Denne kunnskapen antyder hvilke eksperimenter som skal utføres med produktet av genet, som ofte er et protein. Noen ganger er det ingen homologi med andre gensekvenser, og forskeren har ingen anelse om genens funksjon.

Å uttrykke genet av produktet gjør det mulig for en forsker å analysere funksjonen til genet ved hjelp av biokjemiske teknikker. Dette kan gjøre det mulig for ham eller henne å identifisere genens funksjon. Han eller hun kan også gjøre eksperimenter med messenger RNA (mRNA) produsert direkte fra genet og bestemme under hvilke forhold, og i hvilke vev, genet uttrykkes. Denne kunnskapen hjelper til med å snevre inn i å finne funksjonen til genet og til å finne ut om det koder for et protein.

Hvis en forsker vet funksjonen til et protein, kan overuttrykk gi store mengder protein for å studere dets biokjemiske egenskaper. Han eller hun kan gjøre målrettede mutasjoner og se hvilke effekter de har på proteinets egenskaper. En annen grunn til å få tak i store mengder protein er å krystallisere proteinet og studere dets tredimensjonale struktur. Proteinbiokjemi kan være vanskelig å utføre i et hvilket som helst system, men det var spesielt vanskelig å gjøre med humane proteiner før bruk av rekombinante humane proteiner.