Τι είναι η ανασυνδυασμένη ανθρώπινη πρωτεΐνη;

Η ανασυνδυασμένη ανθρώπινη πρωτεΐνη είναι ανθρώπινη πρωτεΐνη που παράγεται από κλωνοποιημένο DNA.Αυτό επιτρέπει σε έναν επιστήμονα να εκφράζει μεγάλες ποσότητες του.Αυτή η υπερέκφραση έχει μεγάλη χρησιμότητα για τη σύγχρονη ιατρική, επιτρέποντας την παραγωγή φαρμάκων με βάση την ανθρώπινη πρωτεΐνη που δεν έχουν άλλη πηγή.Έχει επίσης οδηγήσει σε μεγάλες προόδους στην κατανόηση της λειτουργίας και της βιολογίας των ανθρώπινων πρωτεϊνών.

Ένα παράδειγμα μιας ανασυνδυασμένης ανθρώπινης πρωτεΐνης που δεν έχει άλλη πηγή είναι το φάρμακο κατά της αιρετικής που ονομάζεται ερυθροποιητίνη .Αυτή η ορμόνη ελέγχει την παραγωγή ερυθρών αιμοσφαιρίων.Χρησιμοποιείται για τη θεραπεία της αναιμίας από διάφορες πηγές, συμπεριλαμβανομένης της χρόνιας νεφρικής νόσου και του καρκίνου.Η ερυθροποιητίνη έχει επίσης χρησιμοποιηθεί ως φάρμακο βελτίωσης της απόδοσης από αθλητές.

Άλλες πρωτεΐνες μπορούν να απομονωθούν φυσικά, αλλά είναι πολύ πιο εύκολο να ληφθούν μεγάλες ποσότητες με έκφραση πρωτεΐνης από κλωνοποιημένο DNA.Ένα παράδειγμα είναι η ανθρώπινη αυξητική ορμόνη, η οποία λαμβάνεται επί του παρόντος για θεραπευτική χρήση με ανασυνδυασμένες τεχνικές.Η παραδοσιακή μέθοδος απομόνωσης από τα πτώματα μερικές φορές είχε ως αποτέλεσμα τη μετάδοση ασθενειών.Η ινσουλίνη είναι ένα άλλο φάρμακο που χρησιμοποιείται ως ανασυνδυασμένη ανθρώπινη πρωτεΐνη.Το μεγαλύτερο μέρος της ινσουλίνης που χρησιμοποιούνται από τους ασθενείς επιτυγχάνεται με αυτόν τον τρόπο. Η παραγωγή πρωτεΐνης από κλωνοποιημένα γονίδια είναι εφικτή, επειδή τα γονίδια μπορούν να κλωνοποιηθούν σε φορείς έκφρασης.Αυτές είναι εξειδικευμένες μονάδες DNA που έχουν σχεδιαστεί για να παράγουν μεγάλες ποσότητες πρωτεΐνης με τη χρήση εξειδικευμένων προαγωγών.Αυτοί οι υποκινητές κατευθύνουν την παραγωγή της κλωνοποιημένης αλληλουχίας γονιδίων.Τα προσαρμοσμένα κιτ είναι διαθέσιμα για κλωνοποίηση και έκφραση πρωτεϊνών.

Ειδικευμένα κύτταρα ξενιστή απαιτούνται για την παραγωγή μιας ανασυνδυασμένης ανθρώπινης πρωτεΐνης.Αυτά μπορεί να είναι βακτηριακά ή κύτταρα ζύμης.Ορισμένες πρωτεΐνες απαιτούν ειδικές τροποποιήσεις, όπως η εισαγωγή των σακχάρων, και εκφράζονται σε πιο προηγμένες κυτταρικές σειρές, όπως κυτταρικές σειρές θηλαστικών ή εντόμων.από τις βακτηριακές πρωτεΐνες.Αυτό διευκολύνεται από ειδικές τεχνικές που αποτελούν μέρος της διαδικασίας κλωνοποίησης.Για παράδειγμα, μπορούν να κλωνοποιηθούν εξειδικευμένες θέσεις δέσμευσης που επιτρέπουν στην πρωτεΐνη να δεσμεύεται σε μια μήτρα και να εκλούστηκε εύκολα.Αυτό μπορεί να εξοικονομήσει χρόνια ανάπτυξης μεθόδων καθαρισμού πρωτεϊνών.Οι ανασυνδυασμένες ανθρώπινες πρωτεΐνες που εκφράζονται σε κυτταρικές σειρές θηλαστικών συχνά εκκρίνονται στα μέσα ενημέρωσης, διευκολύνοντας την απομόνωσή τους και τον καθαρισμό τους.

Η κατοχή των γονιδίων για τις πρωτεΐνες που διατίθενται ως κλώνοι επιτρέπει σε έναν επιστήμονα να κάνει προσαρμοσμένες πρωτεΐνες, αλλάζοντας τους για να έχουν τις ιδιότητες που επιθυμούν.Για παράδειγμα, κάποια ανασυνδυασμένη ινσουλίνη έχει τροποποιηθεί γενετικά έτσι ώστε να έχει διαφορετικές επιδράσεις στο σώμα.Η ικανότητα μεταβολής αυτών των πρωτεϊνών είναι πολύ χρήσιμη στη βιολογική έρευνα.

Είναι σε θέση να εκφράσει μια ανασυνδυασμένη ανθρώπινη πρωτεΐνη έχει φέρει επανάσταση στη βιοϊατρική έρευνα.Όταν ένας επιστήμονας έχει κλωνοποιήσει ένα γονίδιο, μπορεί να το συγκρίνει με μια τεράστια βάση δεδομένων γνωστών γονιδιακών αλληλουχιών.Εάν το γονίδιο έχει μια αλληλουχία που είναι πολύ παρόμοια με μια ακολουθία ενός γονιδίου γνωστής λειτουργίας, μπορεί να προβλέψει τη λειτουργία αυτού του γονιδίου.Αυτή η γνώση υποδηλώνει ποια πειράματα εκτελούνται με το προϊόν του γονιδίου, το οποίο είναι συχνά πρωτεΐνη.Μερικές φορές, δεν υπάρχει ομολογία με άλλες γονιδιακές αλληλουχίες και ο επιστήμονας δεν έχει ιδέα για τη λειτουργία του γονιδίου

που εκφράζει το προϊόν του γονιδίου επιτρέπει σε έναν επιστήμονα να δοκιμάσει τη λειτουργία του γονιδίου χρησιμοποιώντας βιοχημικές τεχνικές.Αυτό μπορεί να του επιτρέψει να εντοπίσει τη λειτουργία του γονιδίου.Επίσης, μπορεί να κάνει πειράματα με το RNA Messenger (mRNA) που παράγεται απευθείας από το γονίδιο και να καθορίσει υπό ποιες συνθήκες και σε ποιες ιστούς εκφράζεται το γονίδιο.Αυτή η γνώση βοηθά να μειωθεί στην εξεύρεση της λειτουργίας του γονιδίου και να μάθει αν κωδικοποιεί μια πρωτεΐνη.

Εάν ένας επιστήμονας γνωρίζει τοΗ λειτουργία μιας πρωτεΐνης, η υπερέκφραση μπορεί να παρέχει μεγάλες ποσότητες της πρωτεΐνης για να μελετήσει τις βιοχημικές του ιδιότητες.Αυτός ή αυτή μπορεί να κάνει στοχοθετημένες μεταλλάξεις και να δει τι αποτελέσματα έχουν στις ιδιότητες της πρωτεΐνης.Ένας άλλος λόγος για την απόκτηση μεγάλων ποσοτήτων πρωτεΐνης είναι η κρυσταλλοποίηση της πρωτεΐνης και η μελέτη της τρισδιάστατης δομής της.Η βιοχημεία της πρωτεΐνης μπορεί να είναι δύσκολο να εκτελεστεί σε οποιοδήποτε σύστημα, αλλά ήταν ιδιαίτερα δύσκολο να γίνει με τις ανθρώπινες πρωτεΐνες πριν από την έλευση των ανασυνδυασμένων ανθρώπινων πρωτεϊνών.