Vad är rekombinant humant protein?
Rekombinant humant protein är humant protein som produceras från klonat DNA. Detta gör det möjligt för en forskare att uttrycka stora mängder av det. Ett sådant överuttryck har varit till stor nytta för modern medicin och möjliggjort produktion av humant proteinbaserade läkemedel som inte har någon annan källa. Det har också lett till stora framsteg i förståelsen av mänskliga proteins funktion och biologi.
Ett exempel på ett rekombinant humant protein som inte har någon annan källa är anti-anemi-läkemedlet som kallas erytropoietin . Detta hormon styr produktionen av röda blodkroppar. Det används för att behandla anemi från olika källor, inklusive kronisk njursjukdom och cancer. Erythropoietin har också använts som ett läkemedelsförbättrande läkemedel av idrottare.
Andra proteiner kan isoleras naturligt, men det är mycket lättare att få stora mängder genom proteinuttryck från klonat DNA. Ett exempel är humant tillväxthormon, som för närvarande erhålls för terapeutisk användning med rekombinanta tekniker. Den traditionella metoden för isolering från kadavrar resulterade ibland i att sjukdomar överfördes. Insulin är ett annat läkemedel som används som ett rekombinant humant protein. Det mesta av insulinet som används av patienter erhålls på detta sätt.
Proteinproduktion från klonade gener är genomförbart eftersom generna kan klonas till expressionsvektorer. Dessa är specialiserade DNA-enheter som är utformade för att producera stora mängder protein med användning av specialiserade promotorer. Dessa promotorer styr produktionen av den klonade gensekvensen. Anpassade kit är tillgängliga för proteinkloning och uttryck.
Specialiserade värdceller krävs för produktion av ett rekombinant humant protein. Dessa kan vara bakterieceller eller jästceller. Vissa proteiner kräver speciella modifieringar, såsom införande av sockerarter, och uttrycks i mer avancerade cellinjer, som däggdjur eller insektscellinjer.
För bakterieceller kommer proteinerna att vara inne i cellerna, vilket kräver extraktion och proteingrening för att separera dem från bakterieproteinerna. Detta underlättas med speciella tekniker som ingår i kloningsprocessen. Exempelvis kan specialiserade bindningsställen klonas som gör det möjligt för proteinet att binda till en matris och lätt elueras. Detta kan spara år med att utveckla proteingreningsmetoder. Rekombinanta humana proteiner uttryckta i däggdjurscellinjer utsöndras ofta i media, vilket underlättar deras isolering och rening.
Att ha generna för proteinerna tillgängliga som kloner gör det möjligt för en forskare att göra anpassade proteiner och ändra dem så att de har de egenskaper man önskar. Exempelvis har en del rekombinant insulin genetiskt förändrats så att det har olika effekter på kroppen. Förmågan att förändra dessa proteiner är mycket användbar i biologisk forskning.
Att kunna uttrycka ett rekombinant humant protein har revolutionerat biomedicinsk forskning. När en forskare har klonat en gen kan han eller hon jämföra den med en enorm databas med kända gensekvenser. Om genen har en sekvens som är mycket lik en sekvens av en gen med känd funktion, kan han eller hon förutsäga funktionen för genen. Denna kunskap antyder vilka experiment som ska utföras med genprodukten, som ofta är ett protein. Ibland finns det ingen homologi med andra gensekvenser, och forskaren har ingen aning om genens funktion.
Genom att uttrycka genens produkt kan en forskare analysera genens funktion med hjälp av biokemiska tekniker. Detta kan göra det möjligt för honom eller henne att identifiera genens funktion. Dessutom kan han eller hon göra experiment med messenger RNA (mRNA) som produceras direkt från genen och bestämma under vilka förhållanden och i vilka vävnader uttrycks genen. Denna kunskap hjälper till att minska när det gäller att hitta genens funktion och ta reda på om den kodar för ett protein.
Om en forskare känner till proteinets funktion kan överuttryck ge stora mängder av proteinet för att studera dess biokemiska egenskaper. Han eller hon kan göra riktade mutationer och se vilka effekter de har på proteinets egenskaper. En annan anledning att få stora mängder protein är att kristallisera proteinet och studera dess tredimensionella struktur. Proteinbiokemi kan vara svår att utföra i något system, men det var särskilt svårt att göra med humana proteiner innan tillkomsten av rekombinanta humana proteiner.