Rekombinant insan proteini, klonlanmış DNA'dan üretilen insan proteinidir. Bu, bir bilim adamının büyük miktarlarda ifade etmesini sağlar. Bu aşırı ifade, başka bir kaynağı olmayan insan protein bazlı ilaçların üretimini mümkün kılan modern tıp için büyük yarar sağladı. Ayrıca insan proteinlerinin fonksiyon ve biyolojisinin anlaşılmasında büyük ilerlemelere yol açmıştır.
Başka bir kaynağı olmayan bir rekombinant insan proteininin bir örneği, eritropoietin adı verilen anti-anemi ilacıdır. Bu hormon kırmızı kan hücrelerinin üretimini kontrol eder. Kronik böbrek hastalığı ve kanser de dahil olmak üzere çeşitli kaynaklardan anemiyi tedavi etmek için kullanılır. Eritropoietin ayrıca sporcular tarafından performans artırıcı bir ilaç olarak da kullanılmıştır.
Diğer proteinler doğal olarak izole edilebilir, ancak klonlanmış DNA'dan protein ekspresyonu ile büyük miktarlarda elde etmek çok daha kolaydır. Bir örnek, şu anda rekombinant tekniklerle terapötik kullanım için elde edilen insan büyüme hormonudur. Kadavralardan geleneksel izolasyon yöntemi bazen hastalıkların bulaşmasına neden olmuştur. İnsülin, rekombinant bir insan proteini olarak kullanılan başka bir ilaçtır. Hastalar tarafından kullanılan insülinin çoğu bu şekilde elde edilir.
Klonlanmış genlerden protein üretimi mümkündür, çünkü genler ekspresyon vektörlerine klonlanabilir. Bunlar, özel promotörlerin kullanımıyla büyük miktarda protein üretmek için tasarlanmış DNA'nın özel birimleridir. Bu promotörler klonlanmış gen sekansının üretimini yönlendirir. Protein klonlama ve ekspresyonu için özel kitler mevcuttur.
Bir rekombinant insan proteininin üretimi için özelleşmiş konakçı hücreler gereklidir. Bunlar bakteri veya maya hücreleri olabilir. Bazı proteinler, şekerlerin eklenmesi gibi özel modifikasyonlar gerektirir ve memeli veya böcek hücre çizgileri gibi daha ileri hücre çizgilerinde eksprese edilir.
Bakteriyel hücreler için, proteinler hücrelerin içinde olacaktır ve bunların bakteriyel proteinlerden ayrılması için ekstraksiyon ve protein saflaştırması gerekir. Bu, klonlama işleminin bir parçası olan özel tekniklerle kolaylaştırılmıştır. Örneğin, proteinin bir matrise bağlanmasını ve kolayca elüe edilmesini sağlayan özel bağlama bölgeleri klonlanabilir. Bu, yıllarca gelişen protein saflaştırma yöntemlerinden tasarruf sağlayabilir. Memeli hücre hatlarında eksprese edilen rekombinant insan proteinleri, ortamlara salgılanır ve bunların izolasyonunu ve saflaştırılmasını kolaylaştırır.
Proteinler için genlerin klonlar olarak mevcut olması, bir bilim insanının, arzu ettiği özelliklere sahip olmalarını değiştirerek, özel proteinler üretmesini sağlar. Örneğin, bazı rekombinant insülinler genetik olarak değiştirilmiştir, böylece vücut üzerinde farklı etkileri olacaktır. Bu proteinleri değiştirme yeteneği biyolojik araştırmada çok faydalıdır.
Rekombinant bir insan proteinini ifade edebilmek, biyomedikal araştırmalarda devrim yarattı. Bir bilim adamı bir geni klonladığında, onu bilinen gen dizilerinin büyük bir veri tabanıyla karşılaştırabilir. Eğer gen, bilinen bir fonksiyonun bir sekansına çok benzeyen bir sekansa sahipse, o genin fonksiyonunu tahmin edebilir. Bu bilgi, genellikle bir protein olan genin ürünü ile hangi deneylerin gerçekleştirileceğini göstermektedir. Bazen, diğer gen dizilerine homoloji yoktur ve bilim insanının genin işlevi hakkında hiçbir fikri yoktur.
Genin ürününü ifade etmek, bir bilim insanının, biyokimyasal teknikleri kullanarak genin fonksiyonu için tahlil etmesini sağlar. Bu, genin fonksiyonunu tanımlamasını sağlayabilir. Ayrıca, doğrudan genden üretilen haberci RNA (mRNA) ile deneyler yapabilir ve hangi koşullar altında ve hangi dokularda genin eksprese edildiğini belirleyebilir. Bu bilgi, genin işlevini bulmada daralmaya ve bir proteini kodlayıp kodlamadığını bulmak için yardımcı olur.
Bir bilim insanı bir proteinin fonksiyonunu biliyorsa, aşırı ekspresyon biyokimyasal özelliklerini incelemek için çok miktarda protein sağlayabilir. Hedeflenmiş mutasyonlar yapabilir ve protein özellikleri üzerinde ne gibi etkileri olduğunu görebilir. Büyük miktarlarda protein elde etmenin bir başka nedeni de proteini kristalize etmek ve üç boyutlu yapısını incelemek. Protein biyokimyasının herhangi bir sistemde gerçekleştirilmesi zor olabilir, ancak rekombinant insan proteinlerinin ortaya çıkmasından önce insan proteinleriyle yapılması özellikle zordu.
