Zbog svojih važnih funkcija, proteini se široko koriste u prehrambenoj, medicinskoj i industrijskoj primjeni. U ovoj lekciji naučit ćemo kako se stvaraju velike količine određenog proteina.
Do kraja ove lekcije znat ćete o
Tehnologija rekombinantne DNA važan je način stvaranja velikih količina specifičnog proteina. Uključuje korištenje genetske rekombinacije za spajanje genetskog materijala iz više izvora i stvaranje DNK sekvenci koje se prirodno ne nalaze u genomu. Proteini proizvedeni tehnologijom rekombinantne DNA su R e kombinirani proteini.
Rekombinantna DNA (rDNA) je lanac DNK koji nastaje kombinacijom dvaju ili više DNK sekvenci. Genetska rekombinacija je prirodni proces, ali kada se njome umjetno manipulira naziva se rekombinantna DNK tehnologija. Koristeći tehnologiju rDNA, znanstvenici su u mogućnosti stvoriti nove sekvence DNK koje prirodno ne bi postojale u normalnim okolnostima i uvjetima okoliša.
Rezultirajuća rekombinantna DNA sastoji se od plazmida u kojem su klonirani geni ciljnog proteina. Kada se plazmid uvede u sustav ekspresije domaćina, vlastiti putevi sinteze proteina domaćina će rezultirati ekspresijom proteina po izboru – takozvanog rekombinantnog proteina. To osigurava velike količine danog proteina za istraživačke, dijagnostičke ili čak terapijske namjene.
Jednostavno izoliranje proteina iz njihovih prirodnih izvora ne može zadovoljiti rastuću potražnju za proteinima. Tehnologija rekombinantne DNA osigurava učinkovitiju metodu za dobivanje velikih količina proteina.
Postoji niz vrsta rekombinantnih proteina koji se mogu koristiti u razvoju lijekova ili istraživanju. Neki od njih su - kemokini, interferoni, faktori koji stimuliraju kolonije i faktori rasta.
Rekombinantni proteini se koriste za razvoj nekih trenutnih terapeutika, na primjer, humanog inzulina. Nedavno odobreni rekombinantni proteinski lijekovi koriste se za liječenje širokog spektra stanja uključujući rak, autoimune bolesti i genetske poremećaje.
Značajan napredak u tehnologiji omogućio je ekspresiju i izolaciju rekombinantnih proteina u velikim razmjerima. Količina proteina potrebna za primjenu velikih razmjera kao što je proizvodnja enzima, antitijela ili cjepiva je znatno visoka. To zahtijeva da sustav u kojem se protein ekspresira mora biti jednostavan za uzgoj i održavanje, brzo rasti i proizvoditi velike količine proteina. Ovi zahtjevi doveli su do otkrića sustava ekspresije proteina.
Različite vrste sustava za ekspresiju proteina su bakterije, kvasci, insekti ili sustavi sisavaca.
Tehnologija rekombinantne DNA uključuje prijenos strane DNK u samoreplicirajući genetski element organizma, što na kraju dovodi do amplifikacije strane DNK.
Trenutno postoje tri glavne metode za izradu rekombinantne DNK:
1. Transformacija – Strani fragment DNA se izrezuje i ubacuje u vektor, obično plazmid. Zatim se dobiveni vektor stavlja u stanicu domaćina, kao što je bakterija E.coli, gdje se eksprimira strani fragment DNA. Proces preuzimanja strane DNK bakterijske stanice naziva se transformacija.
2. Nebakterijska transformacija – Ne koristi bakterije kao stanicu domaćina. Jedan primjer je mikroinjekcija DNK, gdje se strana DNK ubrizgava izravno u jezgru stanice primatelja. Biolistika je metoda u kojoj se koriste mikroprojektili velike brzine za pomoć bombardiranju strane DNK u stanicu primatelja.
3. Uvođenje faga – Kod uvođenja faga, fag se koristi za prijenos strane DNK u stanicu domaćina, a na kraju se DNA faga koja sadrži stranu DNK ubacuje u genom stanice domaćina.
Tehnologija rekombinantne DNA omogućuje manipulaciju svojstvima proteina od interesa. U tim aspektima, tehnologija rekombinantne DNA i rekombinantni proteini su korisni. Međutim, postoje određene zabrinutosti oko sigurnosti i etike upotrebe tehnologije rekombinantne DNK.
