Τι είναι η ανασυνδυασμένη έκφραση πρωτεΐνης;

Η έκφραση της ανασυνδυασμένης πρωτεΐνης είναι η κατασκευή μιας πρωτεΐνης που προέρχεται από ανασυνδυασμένο DNA.Είναι μια κοινή τεχνική στη μοριακή βιολογία και στη φαρμακευτική παραγωγή των αντικαταστάσεων ορμονών.Το ανασυνδυασμένο DNA είναι ένα συγκεκριμένο τμήμα ενός γονιδίου που έχει σχεδιαστεί για να εκφράζει ένα μόνο προϊόν μέσα σε ένα κύτταρο ξενιστή, καθοδηγείται από ειδικούς χημικούς παράγοντες έτσι ώστε η σωστή πρωτεΐνη να εκφράζεται σε μεγάλες ποσότητες.Πολλές ορμόνες και ένζυμα που προέρχονταν ιστορικά από ζωικές πηγές συντίθενται τώρα με έκφραση ανασυνδυασμένης πρωτεΐνης, στη συνέχεια συλλέγονται και εξευγενίζονται από κύτταρα ξενιστή.

Για να εκφράσουν ανασυνδυασμένες πρωτεΐνες, οι προσεκτικά επιλεγμένες αλληλουχίες του DNA πρέπει να εισαχθούν στο γονιδίωμα ενός ξενιστή.Η λήψη μερίδων του γενετικού κώδικα από έναν οργανισμό και η τοποθέτηση αυτών στους πυρήνες των κυττάρων ενός άλλου είναι μια μορφή κλωνοποίησης.Αυτό γίνεται μέσω της εισαγωγής μιας αλληλουχίας ανασυνδυασμένου ϋΝΑ που κωδικοποιεί την επιθυμητή πρωτεΐνη στον πυρήνα, η οποία αρχίζει την έκφραση του γονιδίου μεταφέροντας το σε RNA.Οι ανασυνδυασμένες πρωτεΐνες συναρμολογούνται όταν κομμάτια mRNA που μεταφέρουν πληροφορίες από το DNA μεταναστεύουν στα ριβοσώματα από τον πυρήνα του κυττάρου και αρχίζουν την παραγωγή μιας πρωτεΐνης σύμφωνα με ένα συγκεκριμένο πρότυπο.

Τα κύτταρα ξενιστή θα κάνουν ανεπαρκείς ποσότητες ανασυνδυασμένης πρωτεΐνης εκτός εάν το DNA εισάγεται με κατάλληλους φορείς έτσι ώστε οι σωστές γενετικές πληροφορίες να εκφράζονται σε επαρκή ποσότητα.Οι παράγοντες έκφρασης πρωτεϊνών είναι τα μοριακά σήματα που πρέπει να συνοδεύουν το ανασυνδυασμένο DNA όταν εισάγεται στα κύτταρα του ξενιστή για να εξασφαλιστεί ότι η πρωτεΐνη στόχου θα υπερ-εκφράζεται.Αυτός είναι ο μόνος τρόπος με τον οποίο η ανασυνδυασμένη έκφραση πρωτεΐνης μπορεί να κάνει αρκετή ουσία για τη φαρμακευτική ή εργαστηριακή χρήση.

Η συναρμολόγηση ριβοσωμικής πρωτεΐνης δεν ολοκληρώνει τη διαδικασία έκφρασης πρωτεΐνης επειδή κατά τη συγκομιδή των περιεχομένων των βακτηριακών ή ζυμομυκήτων αναμειγνύονται με το τελικό προϊόν.Οι εκφραζόμενες ανασυνδυασμένες πρωτεΐνες πρέπει να καθαριστούν με διαχωρισμό από τα κομμάτια των κατεστραμμένων τμημάτων κυττάρων.Μερικές φορές μια μοριακή ετικέτα επισημαίνει την πρωτεΐνη έτσι ώστε να μπορεί να δεσμεύεται σε μια μεταλλική ή άλλη ουσία και να απομονωθεί από τα απόβλητα.Υπάρχουν διαφορετικές τεχνικές, ανάλογα με παράγοντες όπως το μέγεθος της πρωτεΐνης και την πολυπλοκότητα του κυττάρου ξενιστή.

Η ανθρώπινη ανασυνδυασμένη έκφραση πρωτεΐνης έχει εκτεταμένες εμπορικές και ιατρικές εφαρμογές.Πολλές ορμόνες, αντισώματα και ένζυμα προέκυψαν προηγουμένως από ιστό ζώων ή πτωμάτων, αλλά παράγονται πλέον συνθετικά χρησιμοποιώντας τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA.Δύο ιδιαίτερα σημαντικά παραδείγματα είναι η ανθρώπινη αυξητική ορμόνη και η ινσουλίνη.Πολλές θεραπείες αντικατάστασης ορμονών βασίζονται σε συνθετικές πρωτεΐνες, όπως και διάφορες δοκιμασίες που χρησιμοποιούνται από μοριακούς και κυτταρικούς βιολόγους στα εργαστήρια τους.Σε πολλές περιπτώσεις, τα βακτήρια χρησιμοποιούνται ως κύτταρα ξενιστή για απλά προϊόντα, ενώ η πιο σύνθετη έκφραση ανασυνδυασμένης πρωτεΐνης, ειδικά γονιδίων από ζώα, μπορεί να γίνει σε μύκητες και ζυμομύκητες.