Co to jest produkcja białek rekombinowanych?

Wytwarzanie rekombinowanego białka jest ekspresją białek wytworzonych technikami rekombinacji DNA. Ten proces umożliwia wytwarzanie tych substancji w dużych ilościach. Taką masową produkcję wykonuje się zarówno do badań laboratoryjnych, jak i do produkcji przemysłowej.

Ta technika jest często stosowana do produkcji ludzkiego hormonu wzrostu i insuliny. Uzyskanie ludzkiego hormonu wzrostu poprzez produkcję rekombinowanego białka jest ogromną poprawą w porównaniu do pozyskiwania go z zwłok, ponieważ obecność białek uzyskanych z zwłok czasami powodowała przenoszenie choroby. Wytwarzanie insuliny w ten sposób jest również korzystne, ponieważ umożliwiło wytwarzanie wariantów insuliny, które mają różne działania farmakologiczne w organizmie.

Białka to łańcuchy aminokwasów kodowane przez DNA. Geny kodujące te białka są umieszczane w specjalnych wektorach lub jednostkach DNA. Wybrano wektory, które wytworzą duże ilości pożądanego białka. Jest to znane jako nadekspresja .

Nadekspresja odbywa się w specjalnych komórkach gospodarza. Czasami gospodarzami są bakterie lub drożdże. W przypadkach, gdy białka pochodzą od ssaków, gospodarzami są często linie komórkowe owadów lub ssaków. Na rynku dostępnych jest wiele zestawów ułatwiających zarówno klonowanie genu, jak i późniejszą produkcję rekombinowanego białka.

Te zestawy mają specjalne wektory zwane wektorami ekspresyjnymi, które mają specjalny promotor do wytwarzania dużych ilości białka. Promotor to odcinek DNA, który steruje wytwarzaniem sekwencji genów, która następuje po nim. Często te wektory ekspresyjne można wyłączyć i są indukowalne. Zwłaszcza u gospodarzy bakteryjnych wytwarzanie zbyt dużej ilości białka na raz może być toksyczne, hamując rozwój bakterii.

Istnieje kilka różnych sposobów wzbudzania ekspresji. W obu bakterie są hodowane do określonej gęstości. Następnie albo dodaje się związek w celu indukcji, albo temperaturę przesuwa się do tego, w którym promotor jest aktywny.

Aby ułatwić oczyszczanie białek z bakterii, klonowanie często odbywa się w taki sposób, że na białku znajduje się znacznik, który wiąże się z matrycą. To oddziela białko od resztek komórkowych. Na przykład znacznik cząsteczek histydyny na białku wiąże się z kolumną niklu. Po związaniu białka znacznik jest odcinany, pozostawiając czyste białko, które można następnie eluować z kolumny. Oczyszczenie białka przy użyciu tradycyjnych metod może zająć lata.

Dodatkowym czynnikiem do rozważenia jest to, czy białko wymaga modyfikacji po początkowej produkcji. Często dzieje się tak w przypadku białek ssaków. Bakterie często nie modyfikują właściwie takich białek, więc nadekspresja tych bardziej zaawansowanych białek jest często przeprowadzana w komórkach owadów lub ssaków. Wiele firm biotechnologicznych specjalizuje się w produkcji rekombinowanych białek.