Co to jest ekspresja białek rekombinowanych?
Ekspresja białka rekombinowanego to wytwarzanie białka pochodzącego z rekombinowanego DNA. Jest to powszechna technika w biologii molekularnej i farmaceutycznej produkcji zamienników hormonów. Rekombinowany DNA jest specyficzną częścią genu zaprojektowanego do ekspresji pojedynczego produktu w komórce gospodarza, kierowanej przez specjalne czynniki chemiczne, tak aby właściwe białko było wyrażane w dużych ilościach. Wiele hormonów i enzymów, które historycznie pochodziły ze źródeł zwierzęcych, jest obecnie syntetyzowanych przez ekspresję rekombinowanego białka, a następnie zbieranych i rafinowanych z komórek gospodarza.
Aby wyrazić rekombinowane białka, należy starannie wprowadzić sekwencje DNA do genomu gospodarza. Pobieranie części kodu genetycznego z jednego organizmu i umieszczanie go w jądrach komórkowych innego jest formą klonowania. Odbywa się to poprzez wstawienie sekwencji rekombinowanego DNA, który koduje pożądane białko do jądra, które inicjuje ekspresję genu poprzez transkrypcję go do RNA. Rekombinowane białka są składane, gdy fragmenty mRNA przenoszące informacje z DNA migrują do rybosomów z jądra komórkowego i tam rozpoczynają produkcję białka według określonej matrycy.
Komórki gospodarze wytwarzają niewystarczające ilości rekombinowanego białka, chyba że DNA zostanie wprowadzone za pomocą odpowiednich wektorów, aby właściwa informacja genetyczna była wyrażana w wystarczającej ilości. Czynniki ekspresji białka to sygnały molekularne, które muszą towarzyszyć rekombinowanemu DNA, gdy jest wstawiany do komórek gospodarza, aby zapewnić, że białko docelowe ulegnie nadekspresji. Jest to jedyny sposób, w jaki ekspresja rekombinowanego białka może wytworzyć wystarczającą ilość substancji do zastosowania farmaceutycznego lub laboratoryjnego.
Złożenie rybosomalnego białka nie kończy procesu ekspresji białka, ponieważ podczas zbierania zawartość komórek bakteryjnych lub drożdżowych miesza się z produktem końcowym. Eksprymowane rekombinowane białka muszą być oczyszczone przez oddzielenie od kawałków zniszczonych części komórkowych. Czasami znacznik molekularny znakuje białko, aby mogło się związać z metaliczną lub inną substancją i zostać odizolowane od odpadów. Istnieją różne techniki, w zależności od czynników, takich jak wielkość białka i złożoność komórki gospodarza.
Ekspresja rekombinowanego białka ludzkiego ma szerokie zastosowania komercyjne i medyczne. Wiele hormonów, przeciwciał i enzymów zostało wcześniej wyekstrahowanych z tkanek zwierzęcych lub zwłok, ale obecnie jest wytwarzanych syntetycznie przy użyciu technologii rekombinacji DNA. Dwa szczególnie ważne przykłady to ludzki hormon wzrostu i insulina. Wiele hormonalnych terapii zastępczych opiera się na syntetycznych białkach, podobnie jak różne testy stosowane przez biologów molekularnych i komórkowych w ich laboratoriach. W wielu przypadkach bakterie są wykorzystywane jako komórki gospodarza dla prostych produktów, podczas gdy bardziej złożoną ekspresję rekombinowanego białka, szczególnie genów zwierząt, można uzyskać w przypadku grzybów i drożdży.