Vanwege hun belangrijke functies worden eiwitten veel gebruikt voor voedings-, medische en industriële toepassingen. In deze les leren we hoe grote hoeveelheden van een specifiek eiwit worden gegenereerd.
Aan het einde van deze les weet je over:
Recombinant-DNA-technologie is een belangrijke manier om grote hoeveelheden van een specifiek eiwit te genereren. Het omvat het gebruik van genetische recombinatie om genetisch materiaal uit meerdere bronnen samen te brengen en DNA-sequenties te creëren die van nature niet in het genoom voorkomen. Eiwitten die met de recombinant-DNA-technologie zijn geproduceerd, zijn de R e- combinante eiwitten.
Recombinant DNA (rDNA) is een DNA-streng die wordt gevormd door de combinatie van twee of meer DNA-sequenties. Genetische recombinatie is een natuurlijk proces, maar wanneer het kunstmatig wordt gemanipuleerd, wordt het recombinant-DNA-technologie genoemd. Met behulp van rDNA-technologie zijn wetenschappers in staat om nieuwe DNA-sequenties te creëren die van nature niet zouden bestaan onder normale omstandigheden en omgevingscondities.
Het resulterende recombinante DNA bestaat uit een plasmide waarin de genen van een doeleiwit zijn gekloond. Wanneer het plasmide wordt geïntroduceerd in een gastheerexpressiesysteem, zullen de eigen eiwitsyntheseroutes van de gastheer dan resulteren in de expressie van het gewenste eiwit - het zogenaamde recombinante eiwit. Dit levert grote hoeveelheden van een bepaald eiwit op voor onderzoek, diagnostisch of zelfs therapeutisch gebruik.
Het simpelweg isoleren van eiwitten uit hun natuurlijke bronnen kan niet voldoen aan de groeiende vraag naar eiwitten. De recombinant-DNA-technologie biedt een efficiëntere methode om grote hoeveelheden eiwitten te verkrijgen.
Er is een reeks recombinante eiwittypen die kunnen worden gebruikt bij de ontwikkeling van geneesmiddelen of bij onderzoek. Sommige hiervan zijn - chemokinen, interferonen, koloniestimulerende factoren en groeifactoren.
Recombinante eiwitten worden gebruikt om een aantal huidige therapieën te ontwikkelen, bijvoorbeeld humane insuline. Onlangs goedgekeurde geneesmiddelen met recombinante eiwitten worden gebruikt om een breed scala aan aandoeningen te behandelen, waaronder kanker, auto-immuunziekten en genetische aandoeningen.
Aanzienlijke technologische vooruitgang heeft de expressie en isolatie van recombinante eiwitten op grote schaal mogelijk gemaakt. De hoeveelheid eiwit die nodig is voor grootschalige toepassingen zoals de productie van enzymen, antilichamen of vaccins is aanzienlijk hoog. Dit vereist dat het systeem waarin het eiwit tot expressie wordt gebracht gemakkelijk te kweken en te onderhouden moet zijn, snel moet groeien en grote hoeveelheden eiwit moet produceren. Deze vereisten leidden tot de ontdekking van eiwitexpressiesystemen.
De verschillende typen eiwitexpressiesystemen zijn bacteriën, gisten, insecten of zoogdiersystemen.
De recombinant-DNA-technologie omvat de overdracht van een vreemd DNA in een zelfreplicerend genetisch element van een organisme, wat uiteindelijk leidt tot de amplificatie van het vreemde DNA.
Momenteel zijn er drie belangrijke methoden om recombinant DNA te maken:
1. Transformatie - Een vreemd DNA-fragment wordt gesneden en ingevoegd in een vector, meestal een plasmide. Vervolgens wordt de resulterende vector in een gastheercel geplaatst, zoals de bacterie E.coli, waar het vreemde DNA-fragment tot expressie wordt gebracht. Het proces waarbij bacteriële cellen vreemd DNA opnemen, wordt transformatie genoemd.
2. Niet-bacteriële transformatie - Het gebruikt geen bacteriën als gastheercel. Een voorbeeld is DNA-micro-injectie, waarbij een vreemd DNA rechtstreeks in de kern van de ontvangende cel wordt geïnjecteerd. Biolistics is een methode waarbij microprojectielen met hoge snelheid worden gebruikt om vreemd DNA in de ontvangende cel te bombarderen.
3. Faagintroductie – Bij faagintroductie wordt een faag gebruikt om vreemd DNA in de gastheercel over te brengen, en uiteindelijk wordt het faag-DNA dat vreemd DNA bevat in het genoom van de gastheercel ingebracht.
Recombinante DNA-technologie maakt de manipulatie van de eigenschappen van het betreffende eiwit mogelijk. In deze aspecten zijn recombinant-DNA-technologie en recombinante eiwitten gunstig. Er zijn echter enkele zorgen over de veiligheid en ethiek van het gebruik van recombinant-DNA-technologie.
