A causa delle loro importanti funzioni, le proteine sono ampiamente utilizzate per applicazioni nutrizionali, mediche e industriali. In questa lezione impareremo come vengono generate grandi quantità di una specifica proteina.
Entro la fine di questa lezione, lo saprai
La tecnologia del DNA ricombinante è un modo importante per generare grandi quantità di una proteina specifica. Implica l'uso della ricombinazione genetica per riunire materiale genetico da più fonti e creare sequenze di DNA che naturalmente non si trovano nel genoma. Le proteine prodotte con la tecnologia del DNA ricombinante sono le Proteine R e combinanti.
Il DNA ricombinante (rDNA) è un filamento di DNA formato dalla combinazione di due o più sequenze di DNA. La ricombinazione genetica è un processo naturale, ma quando viene manipolata artificialmente viene chiamata tecnologia del DNA ricombinante. Utilizzando la tecnologia rDNA, gli scienziati sono in grado di creare nuove sequenze di DNA che non esisterebbero naturalmente in circostanze e condizioni ambientali normali.
Il risultante DNA ricombinante è costituito da un plasmide in cui vengono clonati i geni di una proteina bersaglio. Quando il plasmide viene introdotto in un sistema di espressione dell'ospite, i percorsi di sintesi proteica dell'ospite daranno luogo all'espressione della proteina prescelta, la cosiddetta proteina ricombinante. Ciò fornisce grandi quantità di una determinata proteina per usi di ricerca, diagnostici o anche terapeutici.
Il semplice isolamento delle proteine dalle loro fonti naturali non può soddisfare la crescente domanda di proteine. La tecnologia del DNA ricombinante fornisce un metodo più efficiente per ottenere grandi quantità di proteine.
Esiste una gamma di tipi di proteine ricombinanti che possono essere utilizzati nello sviluppo di farmaci o nella ricerca. Alcuni di questi sono: chemochine, interferoni, fattori stimolanti le colonie e fattori di crescita.
Le proteine ricombinanti vengono utilizzate per sviluppare alcune terapie attuali, ad esempio l'insulina umana. I farmaci proteici ricombinanti approvati di recente sono usati per trattare un'ampia varietà di condizioni tra cui il cancro, le malattie autoimmuni e le malattie genetiche.
I notevoli progressi tecnologici hanno consentito l'espressione e l'isolamento di proteine ricombinanti su larga scala. La quantità di proteine necessarie per applicazioni su larga scala come la produzione di enzimi, anticorpi o vaccini è considerevolmente elevata. Ciò richiede che il sistema in cui viene espressa la proteina sia facile da coltivare e mantenere, cresca rapidamente e produca grandi quantità di proteine. Questi requisiti hanno portato alla scoperta di sistemi di espressione proteica.
I vari tipi di sistemi di espressione proteica sono sistemi di batteri, lieviti, insetti o mammiferi.
La tecnologia del DNA ricombinante prevede il trasferimento di un DNA estraneo in un elemento genetico autoreplicante di un organismo, che alla fine porta all'amplificazione del DNA estraneo.
Attualmente, ci sono tre metodi principali per produrre DNA ricombinante:
1. Trasformazione : un frammento di DNA estraneo viene tagliato e inserito in un vettore, solitamente un plasmide. Successivamente, il vettore risultante viene inserito in una cellula ospite, come il batterio E.coli, dove viene espresso il frammento di DNA estraneo. Il processo della cellula batterica che assorbe DNA estraneo è chiamato trasformazione.
2. Trasformazione non batterica : non utilizza i batteri come cellula ospite. Un esempio è la microiniezione di DNA, in cui un DNA estraneo viene iniettato direttamente nel nucleo della cellula ricevente. La biolistica è un metodo in cui vengono utilizzati microproiettili ad alta velocità per aiutare a bombardare DNA estraneo nella cellula ricevente.
3. Introduzione fagica - Nell'introduzione fagica, un fago viene utilizzato per trasferire DNA estraneo nella cellula ospite e, infine, il DNA fagico contenente DNA estraneo viene inserito nel genoma della cellula ospite.
La tecnologia del DNA ricombinante consente la manipolazione delle proprietà della proteina di interesse. Sotto questi aspetti, la tecnologia del DNA ricombinante e le proteine ricombinanti sono vantaggiose. Tuttavia, ci sono alcune preoccupazioni circa la sicurezza e l'etica dell'uso della tecnologia del DNA ricombinante.
