Aufgrund ihrer wichtigen Funktionen werden Proteine häufig für ernährungsphysiologische, medizinische und industrielle Anwendungen eingesetzt. In dieser Lektion lernen wir, wie große Mengen eines bestimmten Proteins erzeugt werden.
Am Ende dieser Lektion wissen Sie Bescheid
Die rekombinante DNA-Technologie ist ein wichtiger Weg, um große Mengen eines bestimmten Proteins zu erzeugen. Es beinhaltet die Verwendung genetischer Rekombination, um genetisches Material aus mehreren Quellen zusammenzubringen und DNA-Sequenzen zu erzeugen, die natürlich nicht im Genom gefunden werden. Proteine , die mit der rekombinanten DNA - Technologie hergestellt werden , sind die R e Combinant Proteine.
Rekombinante DNA (rDNA) ist ein DNA-Strang, der durch die Kombination von zwei oder mehr DNA-Sequenzen gebildet wird. Genetische Rekombination ist ein natürlich vorkommender Prozess, aber wenn er künstlich manipuliert wird, spricht man von rekombinanter DNA-Technologie. Mithilfe der rDNA-Technologie können Wissenschaftler neue DNA-Sequenzen erstellen, die unter normalen Umständen und unter Umgebungsbedingungen natürlich nicht existieren würden.
Die resultierende rekombinante DNA besteht aus einem Plasmid, in das die Gene eines Zielproteins kloniert sind. Wenn das Plasmid in ein Wirts-Expressionssystem eingeführt wird, führen die eigenen Proteinsynthesewege des Wirts zur Expression des Proteins der Wahl - des sogenannten rekombinanten Proteins. Dies liefert große Mengen eines gegebenen Proteins für Forschungs-, diagnostische oder sogar therapeutische Zwecke.
Das einfache Isolieren von Proteinen aus ihren natürlichen Quellen kann den wachsenden Bedarf an Proteinen nicht decken. Die rekombinante DNA-Technologie bietet eine effizientere Methode, um große Mengen an Proteinen zu erhalten.
Es gibt eine Reihe von rekombinanten Proteintypen, die in der Arzneimittelentwicklung oder -forschung verwendet werden können. Einige davon sind - Chemokine, Interferone, koloniestimulierende Faktoren und Wachstumsfaktoren.
Rekombinante Proteine werden verwendet, um einige aktuelle Therapeutika zu entwickeln, beispielsweise Humaninsulin. Kürzlich zugelassene rekombinante Proteinmedikamente werden zur Behandlung einer Vielzahl von Erkrankungen eingesetzt, darunter Krebs, Autoimmunerkrankungen und genetische Störungen.
Beträchtliche Fortschritte in der Technologie haben die Expression und Isolierung von rekombinanten Proteinen in großem Maßstab ermöglicht. Die Menge an Protein, die für großtechnische Anwendungen wie die Herstellung von Enzymen, Antikörpern oder Impfstoffen benötigt wird, ist beträchtlich hoch. Dies erfordert, dass das System, in dem das Protein exprimiert wird, leicht zu kultivieren und zu pflegen ist, schnell wächst und große Mengen an Protein produziert. Diese Anforderungen führten zur Entdeckung von Proteinexpressionssystemen.
Die verschiedenen Arten von Proteinexpressionssystemen sind Bakterien-, Hefe-, Insekten- oder Säugetiersysteme.
Die rekombinante DNA-Technologie beinhaltet die Übertragung einer fremden DNA in ein sich selbst replizierendes genetisches Element eines Organismus, was schließlich zur Amplifikation der fremden DNA führt.
Derzeit gibt es drei Hauptmethoden zur Herstellung rekombinanter DNA:
1. Transformation - Ein fremdes DNA-Fragment wird geschnitten und in einen Vektor, üblicherweise ein Plasmid, eingefügt. Als nächstes wird der resultierende Vektor in eine Wirtszelle wie das Bakterium E. coli gegeben, wo das fremde DNA-Fragment exprimiert wird. Der Prozess der Aufnahme von Fremd-DNA durch Bakterienzellen wird als Transformation bezeichnet.
2. Nichtbakterielle Transformation - Es werden keine Bakterien als Wirtszelle verwendet. Ein Beispiel ist die DNA-Mikroinjektion, bei der eine fremde DNA direkt in den Kern der Empfängerzelle injiziert wird. Die Biolistik ist eine Methode, bei der Hochgeschwindigkeits-Mikroprojektile verwendet werden, um fremde DNA in die Empfängerzelle zu bombardieren.
3. Phageneinführung - Bei der Phageneinführung wird ein Phage verwendet, um fremde DNA in die Wirtszelle zu übertragen, und schließlich wird die Phagen-DNA, die fremde DNA enthält, in das Genom der Wirtszelle eingefügt.
Die rekombinante DNA-Technologie ermöglicht die Manipulation der Eigenschaften des interessierenden Proteins. In diesen Aspekten sind die rekombinante DNA-Technologie und rekombinante Proteine vorteilhaft. Es gibt jedoch einige Bedenken hinsichtlich der Sicherheit und Ethik der Verwendung der rekombinanten DNA-Technologie.
